舞台は1960年代のニューヨーク。売れない若手俳優のガイ(ジョン・カサヴェテス)と、無垢で献身的な妻ローズマリー(ミア・ファロー)の新婚夫婦は、マンハッタンの格式ある高級アパート「ブランフォード(モデルとなった実在の建物はダコタ・ハウス)」へと引っ越してきます。しかし、その瀟洒な外観とは裏腹に、かつて人肉食や黒魔術の儀式が行われていたという不穏な過去を持つ曰く付きの物件でした。
新生活の始まりと共に、隣室に暮らす詮索好きな老夫婦ローマン&ミニー・カスタベットが親しげに急接近してきます。やがてガイは突如として舞い込んだ大役で俳優として脚光を浴び始め、同時にローズマリーは異様な悪夢にうなされながら待望の第一子を妊娠。しかし、妊娠初期から続く耐え難い激痛、周囲の異常な過干渉、そして友人の変死――孤立無援のなかで、ローズマリーは自身のお腹に宿る生命が、夫と隣人たちによって仕組まれた戦慄の計画に巻き込まれているのではないかと疑い始めます。