A mediados de la década de 1920 en Copenhague, la retratista Gerda Wegener pide a su marido, el popular artista paisajístico Einar Wegener , que le dedique un momento posando para sustituir a una modelo que llega tarde a su piso  para posar para una pintura en la que está trabajando.

El acto de posar como figura femenina desenmascara la identificación de Einar como mujer, que se autodenomina Lili Elbe. Esto pone en marcha una progresión, primero tentativa y después irreversible, de dejar atrás Einar, sentimiento con el que Lili ha luchado toda su vida por mantener. Esto se lleva a cabo cuando Lili y Gerda se trasladan a París; los retratos de Einar en su estado femenino realizados por Gerda atraen mucho la atención de los marchantes de una forma que sus retratos anteriores no conseguían. Es ahí donde Gerda sigue la pista del marchante de arte Hans Axgil un amigo de la infancia de Lili (a quien había besado cuando eran jóvenes). La atracción mutua de Hans y Gerda es una dificultad, ya que Gerda está pibotando su relación cambiando con Lili; pero la larga amistad que tiene Hans con Lili y su cariño hacia ésta le conduce a apoyar tanto a Lili como a Gerda.