En la Viena de 1900, el misterioso Eisenheim (Edward Norton) cautiva al público con sus espectáculos de magia e ilusionismo. Sus poderes sobrenaturales llegan a oídos del príncipe heredero Leopold (Rufus Sewell), un hombre escéptico que acude al espectáculo acompañado de su prometida, la bella y sofisticada Sophie (Jessica Biel). Sospechando un fraude por parte de Eisenheim, el príncipe encarga al perspicaz inspector de policía Uhl (Paul Giamatti) que lo vigile de cerca.