Câu chuyện về "Thiên nga đen" mở màn trong một buổi biểu diễn ba lê cổ điển. Mở đầu màn thứ ba của vở "Hồ thiên nga", Ma vương cùng Thiên nga trắng khiêu vũ uyển chuyển, trong lúc nhảy múa, hắn cố gắng gieo lời nguyền để hoàn toàn giải phóng Thiên nga đen, còn Thiên nga trắng không ngừng giãy giụa thoát khỏi, không cam lòng bị Ma vương khống chế.
Trên những đầu ngón chân nhẹ nhàng, những mu bàn chân căng thẳng, và lớp váy xòe trắng muốt ấy, khán giả thực sự cảm nhận được sức hút vô tận mà màn trình diễn ba lê cổ điển mang lại. Thủ pháp quay phim chân thực này đẹp đẽ và thanh tao đến mức khiến người ta phải trầm trồ không ngớt.
Khi điệu múa kết thúc, người ta mới phát hiện ra, hóa ra tất cả chỉ là một giấc mộng của Nina. Nina tỉnh dậy như một đứa trẻ ngây thơ, ngoan ngoãn nũng nịu với mẹ là Erica, đón chào buổi sáng mới dưới sự chăm sóc sắp đặt của bà. Sự thân mật ngập tràn những "bong bóng màu hồng" này khiến người ta có chút sửng sốt, nhưng lại hoàn toàn phù hợp với khí chất của Nina do Natalie Portman thủ vai. Erica phát hiện vết trầy trên xương bả vai của Nina, nhưng Nina lại nhẹ nhàng lướt qua chuyện đó.
Nina đến nhà hát tập luyện như thường lệ, nhưng hôm nay nhà hát lại có sự thay đổi lớn. Nghe nói vũ công chính Beth sắp bị thay thế, đồng thời có một vũ công mới tên là Lily vừa tới. Cuối cùng, đoàn trưởng Thomas tuyên bố mùa này sẽ tập luyện một phiên bản hoàn toàn mới của "Hồ thiên nga". Họ cần một Nữ hoàng thiên nga hoàn toàn mới: một vũ công ba lê có thể thể hiện hoàn hảo cả Thiên nga trắng lẫn Thiên nga đen.
Nina giành được cơ hội thử vai, đây sẽ là thách thức lớn nhất, cũng là cơ hội lớn nhất trong sự nghiệp ba lê của cô.
Chiều hôm đó trước khi chuẩn bị thử vai, Nina nhìn thấy Beth, vũ công chính tiền nhiệm, đang suy sụp. Cô ta giận dữ đập phá tan tành phòng thay đồ của mình. Nina đẩy cánh cửa phòng thay đồ chưa đóng chặt của Beth. Cô bước vào phòng của vũ công chính, tưởng tượng cảm giác đang chuẩn bị để lên sân khấu tại nơi này. Trong tâm thế khẩn thiết ấy, Nina lén lấy thỏi son Beth để lại trên bàn trang điểm. Sâu thẳm trong lòng, cô cũng khao khát trở thành vũ công chính giống như Beth, hoặc là giống như Veronica, người "đón sinh nhật tuổi năm mươi của mình ngay trong điệu múa".
Buổi thử vai diễn ra rất suôn sẻ. Màn trình diễn Thiên nga trắng của Nina được coi là hoàn hảo, lập tức lay động Thomas. Thomas cho rằng nếu chọn Thiên nga trắng, Nina chính là ứng cử viên sáng giá nhất, nhưng "Hồ thiên nga" không chỉ cần Thiên nga trắng mà còn cần cả Thiên nga đen. Trong quá trình biểu diễn Thiên nga đen, Nina lại gặp khó khăn. Cô quá chú trọng vào sự kiểm soát, không có cách nào giải phóng bản thân. Trong lúc đang thực hiện chuỗi động tác kinh điển 36 vòng quay, Nina lại bị Lily đến muộn làm gián đoạn, khiến buổi thử vai của cô chẳng đi đến đâu, điều này gần như đã hủy hoại sự tự tin của Nina.
Nina bắt đầu trở nên nóng nảy, cô quay lại nhà vệ sinh để móc họng nôn. Nhìn thấy cuộc gọi đến của mẹ, cô tắt máy ngay lập tức. Chữ "mom" to đùng trên màn hình điện thoại trông thật chói mắt. Và trong đường hầm tàu điện ngầm, cô thậm chí còn nhìn thấy một chính mình mặc đồ đen đang đi ngược chiều tới, điều này khiến Nina cảm thấy quá đỗi quái dị.
Về đến nhà, Erica nóng lòng hỏi han tình hình buổi thử vai của Nina. Nina như một đứa trẻ sà vào lòng Erica mà khóc. Trước mặt mẹ, Nina hai mươi bảy tuổi vẫn là một đứa trẻ mãi không lớn, mọi thứ của cô đều bị mẹ kiểm soát, tựa như một đứa trẻ lớn lên trong căn phòng vô trùng. Phòng của cô mang sắc hồng trẻ con, tràn ngập vô số búp bê vải; cô thậm chí còn cần mẹ giúp chuẩn bị đi ngủ, chìm dần vào giấc mộng dưới sự vỗ về của mẹ.
Ngày hôm sau trên tàu điện ngầm tới nhà hát, Nina bôi thỏi son lấy cắp từ chỗ Beth lên kính tàu điện ngầm, xõa mái tóc búi vốn được buộc gọn gàng nghiêm chỉnh, quyến rũ bước đến tìm Thomas, hy vọng thuyết phục ông rằng cô đã hoàn thành chuỗi 36 vòng quay, mà thực tế tối qua cô chưa làm được, vì móng chân cái bên phải của cô đã bị nứt. Cô đã nói dối.
Nhưng Thomas lại giáng cho Nina một tin dữ: "Ta căn bản không quan tâm đến kỹ thuật của cô. Thực ra, ta đã chọn Veronica rồi. Xin lỗi." Thomas mở cửa văn phòng, bảo Nina rời đi. Nina ngoan ngoãn chuẩn bị rời đi, nhưng Thomas đột ngột đóng sầm cửa lại, khiến bước chân Nina dừng lại ngay trước mặt ông: "Bỏ cuộc rồi sao? Không thử thuyết phục ta, khiến ta thay đổi ý định à? Có lẽ ta thật sự sẽ thay đổi ý định đấy, nếu không thì tại sao cô lại ăn mặc xinh đẹp như vậy mà đến đây?"
"Tôi muốn vai diễn này." Nina nhút nhát nói ra mong muốn chân thực nhất trong lòng mình.
Thomas đi đến bên ghế ngồi xuống: "Sự thật là, ta luôn cho rằng cô rất hợp với Thiên nga trắng. Cô xinh đẹp, nhút nhát, yếu đuối, diễn Thiên nga trắng là rất phù hợp. Nhưng còn Thiên nga đen thì sao? Một người đóng hai vai, không dễ dàng như vậy đâu."
"Tôi cũng có thể nhảy Thiên nga đen." Giọng Nina yếu ớt như tiếng muỗi kêu, cô thậm chí không dám nhìn thẳng vào mắt Thomas.
"Thật sao?" Giọng Thomas đầy vẻ giễu cợt: "Bốn năm qua, mỗi lần cô nhảy Thiên nga đen, thứ cô quan tâm luôn là sự hoàn hảo của từng động tác, nhưng ta chưa từng thấy niềm đam mê của cô, chưa từng thấy bao giờ. Tại sao lại như vậy?"
Nina sắp sửa bị đòn giáng trực diện này đánh gục, nước mắt đã chực trào nơi khóe mi: "Tôi chỉ muốn sự hoàn hảo mà thôi."
Tiếng cười nhạo của Thomas thoát ra từ cổ họng đầy gợi cảm: "Sự hoàn hảo không phải do kiểm soát mà ra, mà là do bộc phát!" Thomas đột ngột đứng dậy, đi đến trước mặt Nina. Khí thế đáng sợ này khiến Nina không tự chủ được mà bắt đầu lùi lại: "Vượt qua bản thân, chinh phục chính mình, chinh phục khán giả." Những lời của Thomas khiến Nina cụp mắt xuống, hoàn toàn không dám nhìn gương mặt ông: "Mà người làm được điều đó lại chẳng có bao nhiêu."
"Tôi nghĩ tôi làm được." Nina dường như đang lẩm bẩm với chính mình, giọng nói nhẹ bẫng đó chẳng hề có chút sức mạnh nào. Thomas bỗng nâng cằm Nina lên, rồi hôn mạnh vào đôi môi đỏ mọng của cô. Nina bị động đón nhận nụ hôn, nhưng cô nhanh chóng tỉnh ngộ, bất ngờ cắn Thomas một cái. Cảm giác đau nhói ở đầu lưỡi khiến Thomas gần như nổi trận lôi đình.
Nina hoảng hốt xin lỗi: "Xin lỗi", rồi mở cửa văn phòng, lủi thủi chạy ra ngoài.
Nina tưởng rằng thế là kết thúc, Veronica đã nhận được vai Nữ hoàng thiên nga, nên trước khi danh sách được công bố, cô đã thân thiện chúc mừng Veronica. Nhưng sau khi xem danh sách, Veronica nhanh chóng tìm đến Nina trong giận dữ, bởi vì người cuối cùng trở thành Nữ hoàng thiên nga chính là Nina!
Nina không dám tin nhìn danh sách, đón nhận lời chúc mừng từ những người bạn khác trong đoàn. Cô vội vã chạy vào nhà vệ sinh, gọi điện báo tin vui này cho mẹ là Erica. Từ bình tĩnh đến bất ngờ, rồi bị niềm vui sướng nhấn chìm, cuối cùng là nước mắt vỡ òa, cảm xúc của Nina hoàn toàn được giải phóng trong căn nhà vệ sinh chật hẹp này. Vào khoảnh khắc này, những vất vả và nỗ lực trước đây đều trở nên xứng đáng, những giọt nước mắt chua xót đó khiến lòng người thắt lại.
Nhưng khi Nina bước ra từ buồng vệ sinh, cô lại nhìn thấy dòng chữ "gái điếm" được viết bằng thỏi son đỏ rực trên gương. Điều này khiến Nina hoàn toàn rơi vào hoảng loạn. Cô cầm giấy ăn không ngừng lau đi những dòng chữ trên gương, nhưng cô cũng không thể phân biệt được đây là hiện thực hay ảo tưởng, bởi vì màu son này chính là thỏi son cô đã lấy cắp từ chỗ Beth. Hơn nữa, chuyện xảy ra giữa cô và Thomas chỉ là một nụ hôn, không ai biết cả, vậy thì dòng chữ này là do ai viết? Hay tất cả chỉ là ảo tưởng của Nina?
Về đến nhà, Erica không có ở đó. Nina lại nhìn thấy cả một bức tường đầy những bức vẽ phác thảo chân dung tự họa của Erica trong studio mà mẹ cô thường ở, thậm chí còn có cả chân dung của Nina, điều này khiến Nina cảm thấy rợn tóc gáy. Nina vào phòng tắm tắm rửa, cô bất ngờ phát hiện vết trầy trên lưng mình ngày càng rõ rệt, thậm chí còn chảy máu, khiến Nina có chút lúng túng không biết phải làm sao.
Ngay lúc này, Erica trở về, mang theo một chiếc bánh gato nhân việt quất vani thật lớn để ăn mừng việc Nina được chọn làm Nữ hoàng thiên nga. Nhưng Nina không muốn ăn quá nhiều vì dạ dày cô khó chịu, rõ ràng là do cô đang liên tục móc họng nôn. Sự từ chối của Nina khiến Erica lập tức nổi trận lôi đình, không hề báo trước, bà cầm chiếc bánh định đổ vào thùng rác. Điều này lập tức khiến Nina khiếp sợ, cô buộc phải xin lỗi, lấy lòng mẹ mới giải quyết được mâu thuẫn này.
Ngày hôm sau, Nina bắt đầu bước vào giai đoạn tập luyện. Nhưng Thomas lại nhắc lại một lần nữa, Thiên nga trắng chưa bao giờ là vấn đề, Thiên nga đen mới là trọng điểm: "Hôm qua ta đã nhìn thấy bóng dáng của nó, cố gắng thêm chút nữa đi." Điều này khiến Nina nhận ra: Chẳng lẽ chính vì mình đã cắn Thomas, khiến Thomas nhìn thấy khả năng của Thiên nga đen, nên mới để mình nhận được vai diễn này?
Nhưng quá trình học tập lại vô cùng khó khăn. Ngược lại, Lily mới đến lại là một Thiên nga đen bẩm sinh, điều này khiến Nina đứng xem cảm thấy vô cùng ghen tị. Thomas cũng nhìn thấy cảnh này, nói với Nina: "Nhìn động tác của cô ta đi, không chính xác, nhưng lại rất nhẹ nhàng, chân thực không chút hư cấu." Lily là lựa chọn tuyệt vời nhất để đóng Thiên nga đen, điều này khiến Nina cảm nhận được nguy cơ.
Nina cuối cùng cũng được vào phòng thay đồ chuyên dụng của vũ công chính, đồng thời cùng Thomas trang trọng tham dự bữa tiệc tối. Với tư cách là vũ công chính mới, cô được giới thiệu với vô số nhân vật nổi tiếng trong giới thượng lưu. Nhưng đồng thời, Nina cũng tận mắt chứng kiến, đích thân trải qua sự sa sút của Beth.
"Chúng ta đều biết sự nghiệp vĩ đại nào rồi cũng có ngày kết thúc. Beth sẽ rời khỏi sân khấu vào cuối mùa này. Công chúa nhỏ của ta, chúng ta xin gửi lời tri ân đến cô, cô sẽ luôn được tưởng nhớ sâu sắc." Thomas nói như vậy. Nina biết, chính cô đã thay thế Beth, cũng chính tay cô đã chôn vùi sự nghiệp ba lê của Beth, Beth bị buộc phải giải nghệ.
Không cam tâm rời đi như vậy, Beth uống say mèm, như một mụ đàn bà đanh đá chỉ trích Nina, rồi ai oán tuyệt vọng khẩn khoản cầu xin Thomas. Nhưng bóng dáng cô ta dường như tan biến dần trong bóng tối, trở thành một trang sử. Điều này khiến Nina hoảng sợ bất an.
Sau đó Nina đến nhà Thomas, cô không tự chủ được mà nhớ lại những lời vừa rồi của Beth: "Cô có được vai diễn này như thế nào? Chẳng lẽ cô đã ngủ với Thomas sao?" Nina cũng lo lắng rằng quy tắc ngầm như vậy sẽ xảy ra với chính mình, cô dường như đang do dự xem rốt cuộc mình có nên đồng ý hay không.
Nhưng điều bất ngờ là, Thomas không làm như vậy, mà lại lên tiếng hỏi: "Cô có bạn trai không?" Điều này khiến Nina sững sờ.