I København tidlig på 1920-tallet lever kunsterekteparet Gerda (Alicia Vikander) og Einar Wegener (Eddie Redmayne) sammen i et kjærlighetsfylt ekteskap. Når Gerda i mangel på en kvinnelig modell begynner å male ektemannen sin som kvinne, kommer sterke følelser til overflaten hos Einar. Etter et liv hvor han har fortrengt følelsen av å være fanget i feil kropp, begynner han å lytte til seg selv. Han forvandler seg sakte men sikkert til Lili Elbe, og til slutt er det det bare de siste avgjørende stegene igjen. Men er kjærligheten mellom to mennesker sterk nok til å overvinne alle hindringer.