À la fin du XIXe siècle, un certain Eisenheim se produit dans un théâtre de Vienne, où il sidère les foules par ses dons extraordinaires d'illusionniste. À la fois sceptique et intrigué par ce prodige, Léopold, le prince héritier d'Autriche, assiste à un de ses spectacles, au cours duquel il incite sa fiancée, la duchesse Sophie von Teschen, à participer à un numéro de l'artiste. La jeune aristocrate reconnaît alors en ce dernier son amour d'adolescence. Peu après, elle renoue avec lui, ce qui soulève l'ire de Leopold. De plus en plus menaçant, l'ambitieux prince charge l'inspecteur-chef Uhl d'enquêter sur le magicien et de trouver un prétexte pour l'arrêter. Entre-temps, on découvre le corps inanimé de Sophie dans une rivière.