详细剧情：
在公园的长凳上，大学生弗朗西斯正在和另一个男子谈话。一个女人神情茫然地从他们身边走过。弗朗西斯告诉他的朋友说，她叫珍妮，是他的未婚妻，“她和我遭遇到的事情要比我刚才告诉你的故事更奇特。你听我说吧……”
弗朗西斯的故乡霍尔斯登沃尔。那是一个小镇，建筑在一座尖顶的小山上。密集的房子都有尖尖的屋顶，仿佛摇摇欲坠似地紧贴在陡峭的山坡上。小山尖顶上矗立着一座大教堂，它有两个尖顶，古怪地互相倾斜到一起。这一切都是画在油布上的。
一个巡回市集来到小镇上，各式各样奇特的帐篷。戴高礼帽的卡里加里博士从很陡的石级上爬上来，他身上紧紧裹着一件黑斗篷，一双眼睛在厚得出奇的镜片后面骨碌碌地向四周张望。他一手拄杖，一手拿着一本书。手上的白手套背上有三条黑色的粗杠。他走路一跷一拐，显然是个瘸子。他面相凶恶，帽檐下飘动着几绺白发。
弗朗西斯的同学阿仑正坐在他的居室里读书。那是一间顶楼，墙是倾斜的，有一个风筝形的窗子，阿仑表情严肃，衣着邋遢，完全是一个文科大学生的模样。他突然放下书，下楼来到街上。一个男人塞给他一张杂技演出的宣传品，他高高兴兴地来到弗朗西斯的住处。那是一间有着三角形窗户的大房间，他几乎用强力把弗朗西斯拉出了房间，和他一起去看杂技演出。
卡里加里博士出现在镇长办公室里，他要求获准演出催眠术，镇长不置可否。就在卡里加里的帐篷正式开演节目的当晚，镇长被发现死在他的房间里，身上有利器造成的伤口。
弗朗西斯和阿仑来到卡里加里博士的帐篷。帐篷中央有一条走道，通向后景中的舞台，观众或坐或站在通道两旁。舞台右侧有一个狭长的小木柜，像一具棺材。卡里加里博士拉开柜门，舍扎尔出现了。他穿一身黑色的紧身衣，其瘦无比，脸色死白，眼睛紧闭。他脸上化了浓妆，粘了长睫毛，眉毛上画了粗黑的线条，嘴描成弓形，两个眼睛下面各有一块三角形的黑斑。在卡里加里的命令下，他的嘴开始扭动，然后微微张开，眼睛也慢慢睁开，最后睁得大大的，完全像个疯子。卡里加里向观众宣布，舍扎尔能回答大家的任何问题，因为他能预知未来。阿仑好奇地发问：“我能活多久？”回答是：“活到明天凌晨。”弗朗西斯表示不可置信，阿仑则满脸惶惑的神色。
在回家的路上，弗朗西斯和阿仑遇见了珍妮。珍妮的眼睛和眉毛化了浓妆。他们三人显然谈得非常融洽。他们身后的街道是一排排图案光怪陆离的景片。在分手时，弗朗西斯和阿仑约定，他们虽然都很爱珍妮，但一定尊重珍妮的选择。无论她选择谁，他俩永远是好朋友。
当夜在阿仑的房间里，一个黑色的人影突然出现在阿仑身后，墙上出现两个人影格斗的场面。阿仑被刺死了。
弗朗西斯急忙去警察局报案，发誓要查出凶手。他把消息告诉了珍妮和她的父亲（一名医生）。他们一致认为舍扎尔有重大嫌疑。弗朗西斯要求警方允许他去搜查卡里加里博士的住处。
在卡里加里的篷车上，卡里加里正在调制一碗食品。放在舞台上的狭长小木柜现在横放在地上。他调好食物后，打开木柜门，舍扎尔在里面直僵僵地躺着，似乎正在熟睡。卡里加里用双臂围住舍扎尔的脖颈，让他坐起来，开始喂他食物。弗朗西斯和珍妮的父亲敲门，卡里加里赶紧让舍扎尔躺下，关上柜门，再去开门。他知道对方的来意后，愤怒地不许他们进门，但在医生出示警方证明后，卡里加里立即改变了态度，同意医生对舍扎尔进行检查。这时弗朗西斯听到车外在叫卖号外，号外上用大号字报道：“霍尔斯登沃尔谋杀案真相大白，凶手第三次行凶时当场落网。”弗朗西斯急忙招呼医生离开了篷车，卡里加里博士狞笑着目送他们离开。
在警察局，弗朗西斯和医生听着凶手的口供。他供认不讳企图杀死他的妻子，使用的是和前两次神秘杀手使用的匕首相同的凶器，为的是想嫁祸给那个神秘杀手。
珍妮因父亲久出不归而心绪不宁，她独自去到卡里加里那里。卡里加里招呼她进去，让她参观木柜里的舍扎尔。舍扎尔突然睁开眼睛，死死地盯着她。她吓得大叫起来，夺门而逃。卡里加里和舍扎尔默默地目送她离去。
当天夜里，在珍妮的卧室外面，身穿紧身衣的舍扎尔悄无声息地站在窗外，手里的匕首闪着寒光。他手脚灵活地潜行到珍妮床边，正当他举起匕首要往下刺时，他突然停住了。他呆呆地看着熟睡中的珍妮，手里的匕首掉落在地上，惊醒了珍妮。她吓得大叫起来，舍扎尔努力制服了她，把她抱起来夺门而逃。他在陡峭的屋顶上行走如飞，如履平地，最后消失在一个屋顶后面。
潜伏在卡里加里的篷车里的弗朗西斯透过窗格监视着卡里加里，他看见舍扎尔仍一动不动地躺在小木柜里。
被惊醒的镇民群起追截舍扎尔。在一座小桥上，舍扎尔终于筋疲力尽，不得不抛下了珍妮。他蹒跚地走了几步，跌倒在地上，从山坡上滚落了下去。
珍妮被救回了家。她在昏迷中不时狂喊：“舍扎尔！”弗朗西斯简直无法相信眼前的事实，因为他确实看到舍扎尔一直在木柜里躺着。他又赶到警察局去，发现那个被捕的嫌疑犯也仍然被锁在牢房里。但是，当他随警察再次光临卡里加里的住处时，他终于发现躺在木柜里的是一个假人。
一场追捕开始了。弗朗西斯在卡里加里博士后面紧追不舍，他发现他逃进了一座门前挂着疯人院牌子的大院落，随即失去了踪影。疯人院里的医生们告诉弗朗西斯，卡里加里博士是这里的院长。弗朗西斯大惊失色，他要求谒见院长，但院长正在休息，医生们让他去门外看到了睡着的卡里加里博士。他声嘶力竭地向医生们讲述他追捕卡里加里的经过，但是没有人相信他。医生们同意帮助他进行调查。
在卡里加里的办公室里，弗朗西斯发现了一本详细记载了卡里加里博士研究如何对舍扎尔施行催眠术并利用他去行凶杀人的日记，内容与已发生的事件完全相符。这时，山下的农民送来了跌死在道旁的舍扎尔的尸体。卡里加里博士被叫醒了，他一见到舍扎尔的尸体便发起狂来，扼住了一个医生的脖颈。人们制服了他，给他穿上紧身衣，送进了禁闭室。
故事讲完了。弗朗西斯向疯人院走去。他突然发现舍扎尔手持一束花若有所思地站在那里。一个酷似卡里加里博士的白发老人走过来，他是疯人院的院长。弗朗西斯惊叫起来，他朝这两人扑过去。众医生制服了他，给他穿上紧身衣，送进了禁闭过卡里加里博士的同一病房。
院长微笑着告诉医生们说：“我终于明白了他的疯病的性质。他以为我是那个神秘的卡里加里。我现在找到使他恢复神智的途径了。”
