《爱德华大夫》中，精神病院院长默奇逊即将退休，年轻有为的爱德华大夫（格利高里·派克 Gregory Peck 饰）将接替他的位置。院内年轻漂亮的女医生彼特森（英格丽·褒曼 Ingrid Bergman 饰）与爱德华相爱，却意外发现眼前的恋人并非真正的爱德华，而是他的秘书。真正的爱德华遇害后，秘书现身指认这个冒牌者就是凶手。
面对恋人充满疑点的身份，彼特森始终不相信他是杀人凶手。然而，默奇逊院长通过精神分析得出了相反的结论。更令人困惑的是，这个冒充爱德华的人也坚信自己犯下了罪行，甚至无法确认自己的真实身份，更说不清曾经经历过什么。
彼特森没有因此动摇，她决定亲自查明真相。在警方追捕下，她带着他逃到心理分析教授家中，并展开了一连串深入的心理分析。随着童年阴影逐步被揭开，爱德华大夫遇害的真相也渐渐浮出水面。
