נינה סיירס / מלכת הברבורים (נטלי פורטמן) היא רקדנית בלט מוכשרת אך פגיעת נפש, שחיה תחת שליטתה המחמירה של אמה אריקה (ברברה הירשי). כשהחברה לבלט בניו יורק מחליפה את הפרימה בדת' (וינונה ריידר) בתומס לרוי (ונסן קאסל), הוא בוחר בנינה לתפקיד הראשי ב"אגם הברבורים", המחייבת הופעה כפולה של הברבור הלבן והתמים מול הברבור השחור, הסמלי והפרוע. נינה מתאימה באופן טבעי לתפקיד הברבור הלבן, אך מתקשה להתחבר לצד האפל והחושני של הברבור השחור. עם הגעתה של רקדנית חדשה בשם לילי (מילה קוניס), שמגלמת את הברבור השחור בחופשיות ובתחכום, נינה מוצאת את עצמה מתמודדת לא רק על התפקיד אלא גם עם רגשות קנאה, תחרות ומתח פנימי עז. בהדרגה, היריבות בין נינה ללילי מתפתחת למערכת יחסים מורכבת של חברות ותחרות, שמובילה את נינה לחקור את הצדדים האפלים והאסורים של עצמה, את הפחדים והדחפים שהדחקה במשך שנים. תוך כדי תהליך זה, נינה מתמודדת עם לחץ עצום, הזיות ומאבקים פנימיים שמטשטשים את הגבולות בין מציאות לדמיון. היא נלחמת כדי לשלב בין השלמות הטכנית של הברבור הלבן לבין התעוזה והחושניות של הברבור השחור, במטרה להעניק הופעה מושלמת שתחולל מהפכה בקריירה שלה. הסרט עוקב אחר התפוררותה הנפשית של נינה, כשהיא מתמודדת עם ציפיות חברתיות, דרישות מקצועיות ויחסים מורכבים עם סביבתה, ובסופו של דבר מראה כיצד האמנות והטירוף יכולים להתמזג לכדי יצירה עוצמתית ומכאיבה.
