Wien um 1900. Mit seinen fantastischen Vorstellungen macht sich der Illusionist Eisenheim (Edward Norton) zur lebenden Legende. Auf der Höhe seiner Kunst beschwört er den Geist der gerade ermordeten Herzogin Sophie (Jessica Biel). Doch bevor die Erscheinung den Namen ihres Mörders nennen kann, wird Eisenheim von Inspektor Uhl (Paul Giamatti) verhaftet. Was niemand ahnt: Die Herzogin war zwar die Verlobte von Kronprinz Leopold, aber auch die heimliche Liebe des Magiers. Wurde sie das Opfer des Machtkampfes zwischen dem Thronfolger und dem rätselhaften Meister der Täuschung? Nichts ist wie es scheint, die Grenzen zwischen Magie und Wirklichkeit verschwimmen.