二战后，美国作家马丁（约瑟夫•科顿JosephCotten饰）应好友哈里（奥逊•威尔斯OrsonWelles饰）邀请到维也纳工作，岂料刚到达目的地就传来了哈里车祸身亡的消息。哈里葬礼上，马丁遇到了当地军官卡洛维，卡洛维很不客气的请他马上离开维也纳。马丁没有理会，决心留下调查出好友死亡的真相。马丁找到哈里的女友斯科姆特小姐（阿莉达•瓦莉AlidaValli饰）一起调查事件的真相。随着调查的深入，他们发现内幕越加扑朔迷离，首先是他们的房东遇害，接着马丁自己发现被人跟踪，而且他查出哈里死的时候还有个第三人在场。于是，一切关键就在于找出这个神秘的第三人。
美国西部小说作家霍利·马丁斯 (Holly Martins ) 抵达二战后的维也纳寻找儿时好友哈利·莱姆 (Harry Lime)，哈里·莱姆为他提供了一份工作。马丁斯得知莱姆在过马路时被车撞死。在莱姆的葬礼上，马丁斯遇到了两名英国皇家宪兵：马丁斯书籍的粉丝潘恩中士和卡洛韦少校。随后，克拉宾先生邀请马丁斯在几天后的读书俱乐部演讲。然后他遇到了莱姆的一位朋友“男爵”库尔茨，库尔茨告诉马丁斯，事故发生后，他和另一位朋友，一位名叫波佩斯库的罗马尼亚人，将莱姆抬到了街边。莱姆去世前要求他们照顾马丁斯以及莱姆的女友、女演员安娜·施密特。
当马丁斯和安娜询问莱姆的死因时，他们意识到关于是两个还是三个人带走尸体的说法不同。莱姆公寓的搬运工告诉他们，他看到第三个人帮助搬运尸体。后来，搬运工提出向马丁斯提供更多信息，但在马丁斯与他交谈之前他就被谋杀了。马丁斯与卡洛威少校对质，要求调查莱姆的死因。卡洛韦透露，莱姆从军队医院窃取青霉素，稀释后在黑市上出售，伤害或杀害了无数婴儿。马丁斯被确凿的证据说服，同意离开。
那天晚上，马丁斯拜访了安娜。离开后，他在街上散步，直到他注意到哈利的猫，并意识到有人在黑暗的门口看着他。是哈利。马丁斯大声喊叫，但莱姆逃跑并消失了。马丁斯召唤了卡洛维，他意识到莱姆已经通过城市广阔的下水道逃走了。英国警方挖掘出莱姆的棺材，发现尸体就是为莱姆偷走青霉素的失踪勤务兵。安娜将被送往苏联战区，并再次受到卡洛韦的询问。
马丁斯遇见了莱姆，他们骑上了Wiener Riesenrad。莱姆拐弯抹角地威胁了马丁斯，然后迅速离开。卡洛韦随后请求马丁斯帮助逮捕莱姆。马丁斯同意提供帮助，但有一个条件，要求安娜安全离开维也纳。安娜正要乘火车离开，这时她发现了前来送行的马丁斯。她迫使他放弃这个计划，但她不想参与其中。愤怒的马丁斯决定离开维也纳，但在去机场的路上，卡洛韦在一家医院停下来，向马丁斯展示了因脑膜炎而致残或濒临死亡的儿童，他们接受了莱姆的稀释青霉素治疗。马丁斯同意再次帮助警方。
莱姆到达一家小咖啡馆与马丁斯会面，但安娜警告莱姆警察正在逼近。他再次尝试通过下水道隧道逃跑，但警察就在那里。莱姆开枪打死了潘恩，但卡洛威开枪打伤了莱姆。受伤的莱姆拖着自己爬上铸铁楼梯，来到街道的铁栅栏前。但是，无法举起它。马丁斯在栅栏处找到了莱姆，并听到卡洛威大喊要一看到他就开枪射击。莱姆和马丁斯交换了一个眼神，然后马丁斯用潘恩的手枪开枪射杀了他。马丁斯冒着错过离开维也纳的航班的风险参加了莱姆的第二次葬礼。他在街上等着和安娜说话，但她完全无视他，径直从他身边走过，甚至没有看他的方向。