Ouverture, une ballerine évolue sur une scène éclairée d'un seul projecteur. Des violons joués à l'unisson soulignent, tout en fluidité, ses mouvements virtuoses et gracieux. Un homme surgit de l'ombre et vient se joindre aux pas de la danseuse. L'atmosphère change, les violons laissent place aux cuivres massifs, la quiétude doucereuse à une tension funeste. Alors, l'homme se transforme en démon et entraîne la ballerine dans une danse effrénée. Celle-ci, dépossédée de ses mouvements, se soumet aux pas du monstre puis dans un dernier élan de lyrisme, repart seule le temps de quelques pointes.
Cette performance, c'est le rêve de Nina Seyers, jeune ballerine qui tel les danseuses qu'elle idolâtre aimerait devenir parfaite. Habitant chez sa mère et pratiquant rigoureusement, sa vie est réglée autour et pour la danse. Ainsi, portée par ce travail quotidien et une grâce toute naturelle, elle se fait remarquer par le chorégraphe de sa compagnie qui lui confie le premier rôle pour sa nouvelle interprétation du Lac des Cygnes. Elle devra jouer le cygne blanc, fragile et pur, mais aussi le cygne noir, séducteur et impitoyable. Alors, tentant de répondre le plus fidèlement possible aux exigences de son chorégraphe, Nina s'immerge de plus en plus dans son personnage et, partagée entre passion et rigueur, sombre peu à peu dans la folie.
Le film, placé du point de vue de Nina, est à l'image de cette dualité naissante et ainsi lève le voile sur l'impitoyable monde de la danse. On est alors loin de l'image épurée que l'on se fait du ballet, tel Bob Fosse dans son 'All That's Jazz', Aronofsky instaure une atmosphère crue à son film. Les danseuses sont mises en compétition et c'est cette exigence qui mènera Nina vers la paranoïa. La mise en scène, usant de plans rapprochés au ras des personnages et d'une lumière laissant transparaître l'aspect criard des néons, suggère cette instabilité ambiante et ce climat de tension. Sa performance doit être parfaite et tel le rêve qu'elle fait, les sentiments qu'elle doit exprimer sont antagonistes, les règles inversées. C'est ceci qui l'amènera vers sa chute et rythmera ce film qui intelligemment mêle le thriller psychologique au monde du ballet.