Der ehemalige Polizist John „Scottie“ Ferguson (James Stewart) leidet nach einem missglückten Einsatz unter Höhenangst und quittiert den Dienst. Seinem alten Schulfreund Gavin Elster (Tom Helmore) zuliebe übernimmt er einen Auftrag als Privatdetektiv: Scottie soll diskret dessen Ehefrau Madeleine (Kim Novak) beschatten. Elster glaubt, dass seine junge Gattin von dem unheilvollen Geist ihrer Urgroßmutter besessen ist, und fürchtet, dass sich Madeleine das Leben nimmt – so wie die Vorfahrin vor 110 Jahren! Schon bald muss Scottie in letzter Sekunde eingreifen, als sich Madeleine wie in Trance in die Bucht von San Francisco stürzt.

Längst ist er von der ebenso schönen wie geheimnisvollen Frau fasziniert – und auch Madeleine verliebt sich in ihren Retter. Der möchte sie von ihrer Todessehnsucht heilen, doch bei ihrem nächsten Selbstmordversuch kann er aufgrund seiner Höhenangst nicht verhindern, dass sich Madeleine von einem Turm zu Tode stürzt.

Nur mühsam gelingt es ihm, den Verlust und seine Schuldgefühle zu verarbeiten. Als Scottie lange Zeit später auf der Straße einer Frau begegnet, in der er Madeleine zu erkennen glaubt, löst das bei ihm eine Obsession aus. Mit allen Mitteln versucht er, aus Judy Barton (Kim Novak) das Ebenbild seiner Geliebten zu machen. Je weiter er geht, umso näher kommt er einem Geheimnis.

"Vertigo" ist einer der wichtigsten, wenn nicht gar der wichtigste Film Alfred Hitchcocks. Für seinen Regisseur hatte der Film biografischen Wert, heute ist er Kult. "Vertigo" wurde 1959 in den Kategorien Bestes Szenenbild und Bester Ton für den Oscar nominiert und im gleichen Jahr für den Regie-Preis der Directors Guild of America. Kameramann Robert Burks erhielt 1960 den katalanischen Sant Jordi Award für die beste Kamera bei einem auswärtigen Film. Seine Arbeit trug maßgeblich zum berühmten "Vertigo-Effekt" bei, der ebenso prägend ist wie der psychologisch komplexe Plot.

Für den Perfektionisten Hitchcock war "Vertigo" eine Enttäuschung. Weder Publikum noch Kritik reagierten euphorisch, als der Film 1958 in die Kinos kam. Heute gilt "Vertigo" als Hitchcocks bester Film und als sein persönlichstes Werk. Sein Motivreichtum, die Komplexität seines obsessiven Helden, seine melancholisch-traumwandlerische Atmosphäre und nicht zuletzt seine visuelle Eindrücklichkeit machten ihn immer wieder zur Inspirationsquelle für die unterschiedlichsten Filmemacher - ob Chris Marker ("Am Rande des Rollfelds", 1962) oder Paul Verhoeven ("Basic Instinct", 1992).

Anders als in der Romanvorlage löst Hitchcock für die Zuschauer den Krimiplot des Films relativ früh auf. Dadurch verlagert sich der Schwerpunkt von kriminalistischen Aspekten auf das emotionale Drama.