Le film se déroule dans la Styrie au XIXe siècle et s'ouvre sur l'image d'une belle femme en déshabillé diaphane émergeant de la brume d'un cimetière. Elle rencontre le baron Hartog, un chasseur de vampires qui veut venger la mort de sa sœur. La jeune fille se révèle être un vampire quand sa poitrine est marquée par l'imposition du crucifix. Montrant ses crocs pour attaquer le baron, elle est promptement décapitée. Le film commence ensuite avec une dame brune et mélancolique laissant sa fille Marcilla sous la garde du général von Spielsdorf et sa famille dans leur demeure styrienne. Marcilla devient rapidement l'amie de la fille du général, Laura. Cette dernière souffre de cauchemars et sa santé se détériore au point qu'elle en meurt. Marcilla disparaît de la maison du général. Simulant un accident de voiture à cheval, la mère de Marcilla la laisse (à présent sous le nom de Carmilla) à la résidence de M. Morton. Là, Carmilla séduit Emma, la fille de Morton, mais sa fringale prend le dessus sur son affection, et Emma commence à s'étioler. Elle fait des cauchemars où son cœur est percé, et ses seins portent de petites blessures au réveil. La gouvernante d'Emma, Madame Perradon, tombe aussi sous le charme érotique de Carmilla et devient l'instrument de sa volonté. Le maître d'hôtel et le docteur soupçonnent quelque chose d'étrange, surtout peu après la mort subite de plusieurs jeunes filles. Mais Carmilla les tue tous les deux. Un mystérieux homme en noir la surveille à distance, en souriant. Maintenant, Carmilla peut s'emparer de l'innocente Emma…