Black Swan kertoo Ninasta (Portman), New York City Ballet'n tanssijattaresta, jonka elämään ei tähtiballerinoille tyypilliseen tapaan mahdu juuri mitään muuta kuin tanssi. Hänen jo uransa päättänyt tanssijaäitinsä Erica (Barbara Hershey) tukee innokkaasti tyttärensä kunnianhimoista urakehitystä. Kun taiteellinen johtaja Thomas Leroy (Vincent Cassel) päättää vaihtaa ensitanssijatar Beth MacIntyren (Winona Ryder) pois seuraavan kauden avaavasta Joutsenlammesta, Nina on vahvin ehdokas tämän korvaajaksi. Mutta Ninalla on kilpailija: uusi tulokas Lily (Kunis), joka hänkin tekee vaikutuksen Leroyhin. Joutsenlampeen tarvitaan tanssija, joka osaa ilmaista niin Valkoisen joutsenen ylväyttä ja viattomuutta kuin Mustan joutsenen kavaluutta ja aistillisuuttakin. Nina sopii täydellisesti Valkoisen joutsenen rooliin, mutta Lily on kuin Mustan joutsenen ruumiillistuma. Kahden nuoren tanssijan keskinäisen kilpailun kehkeytyessä kieroutuneeksi ystävyydeksi Nina alkaa päästä paremmin sinuiksi pimeän puolensa kanssa ? ja sukeltaa jopa niin syvälle, että se uhkaa tuhota hänet.