Le professeur Wanley est un expert en criminologie. Un soir, il découvre le portait envoutant d’une mystérieuse inconnue dans une vitrine. En se retournant, la jeune femme ayant servi de modèle se présente à lui et lui propose de passer la soirée chez elle. Lors de la soirée, un homme, apparemment jaloux, débarque et engage une violente dispute avec le professeur. Ce dernier l’assassine avec une paire de ciseaux. Wanley et la belle femme décident de se débarrasser du corps. Vont s’ensuivre les conséquences de l’événement. Malgré une fin décevante, loin de ce qu’on attendait de Fritz Lang qui évitait jusque-là les happy-ends, « La Femme au portrait » est un film noir d’une grande tension, qui frôle d’ailleurs avec la pulsion érotique. Intrigue simpliste au départ, le cinéaste parvient à lui insuffler une complexité psychologique étonnante sur le sentiment de culpabilité.