Black Swan es un thriller psicológico que sigue la historia de Nina Sayers (Natalie Portman), una talentosa bailarina de ballet en una prestigiosa compañía de Nueva York. Completamente absorbida por su pasión por la danza, Nina vive bajo una intensa presión, tanto interna como externa. Su vida, marcada por la perfección y la disciplina, comienza a tambalear cuando el director artístico Thomas Leroy (Vincent Cassel) la elige para interpretar el papel principal en la nueva puesta en escena de El lago de los cisnes.
Este papel no solo requiere que Nina interprete a la inocente Odette, sino también a la seductora y oscura Odile, lo cual desafía su personalidad rígida y controlada. A medida que se acerca el estreno, la presión sobre Nina se intensifica. Su madre, Erica (Barbara Hershey), una figura dominante y controladora, la mantiene bajo su constante supervisión, lo que solo aumenta la ansiedad de Nina. A su vez, la rivalidad con su compañera Lily (Mila Kunis), una joven despreocupada y sensual, comienza a desestabilizarla emocionalmente, ya que siente que Lily representa todo lo que ella no puede ser.
El estrés, la competencia y la sobrecarga emocional provocan un agotamiento psicológico en Nina. Sus esfuerzos por alcanzar la perfección se convierten en una lucha interna que empieza a afectarla de manera grave. La línea entre la realidad y la fantasía se borra a medida que Nina experimenta alucinaciones y un profundo trastorno mental. La presión por cumplir con las expectativas de su madre, su director y de ella misma la llevan a una espiral de paranoia, autodestrucción y confusión.