Der Fotojournalist L. B. Jefferies („Jeff“) ist nach einem Unfall wegen eines Gipsbeins auf einen Rollstuhl angewiesen. Aus Langeweile beobachtet er von seinem Fenster aus das Geschehen im Hinterhof einer Apartmentanlage in Greenwich Village. Das anfängliche Vergnügen über die Marotten seiner Nachbarn weicht allmählich einer obsessiven Neugier. Von seinem Zeitvertreib lässt er sich auch nicht durch die warnenden Ratschläge der Pflegerin Stella abhalten, die ihn zeitweilig betreut.

Fürsorglichen Besuch erhält Jeff zudem von seiner Verlobten Lisa Fremont, die als elegante Karrierefrau aus den vornehmen Stadtteilen New Yorks den charakterlichen Gegenpol zum abenteuerlustigen und an das einfache Leben gewöhnten Fotografen bildet. Immer wieder ist Lisa in hitzigen Diskussionen vergeblich bemüht, Jeff von seinen waghalsigen Reisen in ferne Länder abzubringen, um mit ihr gemeinsam ein bodenständiges Leben zu führen.

Aufgrund einer Hitzeperiode in der Stadt und der unbequemen Haltung im Rollstuhl findet Jeff eines Nachts keine Ruhe. Er bemerkt im Halbschlaf, dass einer der Anwohner – Thorwald - ein Vertreter für Modeschmuck von gegenüber – die Wohnung mehrmals mitten in der Nacht im strömenden Regen mit seinem Musterkoffer verlässt. Am nächsten Morgen ist dessen bettlägerige Ehefrau verschwunden. Mit einem Fernglas, später auch durch das Teleobjektiv seines Fotoapparats, beobachtet Jeff, wie Thorwald ein Messer und eine Säge in Zeitungspapier wickelt. Jeff berichtet Stella und Lisa von den verdächtigen Vorgängen und entwirft eine gewagte Mordtheorie. Lisa zeigt zunächst kein Verständnis, ändert aber schlagartig ihre Haltung, als sie mit eigenen Augen sieht, wie Thorwald einen großen Schrankkoffer mit Seilen verschnürt.

Am nächsten Tag sucht Jeff Rat bei Thomas J. Doyle („Tom“), einem Freund aus gemeinsamen Kriegstagen, der bei der New Yorker Kriminalpolizei arbeitet. Höchst skeptisch verfolgt er Jeffs Auslegung der jüngsten Ereignisse, erklärt sich nach einigem Zögern aber bereit, inoffizielle Nachforschungen anzustellen. Zeugenaussagen scheinen Jeffs Vermutungen zu widerlegen, denn angeblich schickte Thorwald seine Frau mit der Bahn zur Erholung aufs Land. Nach der Ankunft schrieb sie von dort eine Postkarte. Der suspekte Schrankkoffer diente wohl lediglich zum Transport ihrer Kleider. Da sich aber die Handtasche mit Schmuck und Ehering seiner Frau nach wie vor in Thorwalds Wohnung befindet, gibt sich Lisa mit den Erklärungen nicht zufrieden. Ihre weibliche Intuition findet bei Doyle jedoch kein Gehör und veranlasst ihn, nach einer von Sarkasmus begleiteten Diskussion seine Hilfe vorerst einzustellen.

Jeff und Lisa können ein paradoxes Gefühl der Enttäuschung nicht verbergen: Einerseits fühlen sie sich um die Früchte ihrer Detektivarbeit gebracht, andererseits nagt die kaum empfundene Erleichterung über das scheinbare Lebenszeichen des vermeintlichen Opfers an ihrem Gewissen. Der moralische Aspekt erhält besonderes Gewicht, als beide den verhängnisvollen Verlauf eines Herrenbesuches bei einer verzweifelt nach Zuwendung suchenden Anwohnerin (Miss Lonely Hearts) mit ansehen müssen.

Als Lisa die Vorhänge schließt, um sich Jeff im verführerischen Negligé zu präsentieren, ertönt plötzlich ein Schrei aus dem Hinterhof: Der kleine Hund eines alten Ehepaares wurde mit gebrochenem Genick aufgefunden. Die gesamte Nachbarschaft erscheint an ihren Fenstern – nur Thorwald zeigt keine Regung. Jeff versucht, das Motiv für den Tod des Tieres herauszufinden, und stellt mit Hilfe alter Dias fest, dass einige Pflanzen in einem Blumenbeet nahe der Fundstelle innerhalb von zwei Wochen kürzer geworden sind. Möglicherweise hatte der Hund etwas ausgegraben und wurde vom Täter dabei ertappt. Um Thorwald aus seiner Wohnung zu locken, täuscht Jeff mit einem Brief und Anruf zwecks fingierter Geldübergabe eine Erpressung vor. Lisa und Stella graben daraufhin das Blumenbeet um, finden aber keine Anhaltspunkte für ein Verbrechen. Daraufhin klettert Lisa über die Feuertreppe und den Balkon durch das Fenster in Thorwalds Wohnung, um dort nach Beweisen zu suchen.

Stella kehrt unterdessen in Jeffs Apartment zurück, der entsetzt über Lisas Leichtsinn ist. Sie vereinbaren, Thorwalds Telefon klingeln zu lassen, falls dieser zurückkehrt, und richten ihre Aufmerksamkeit dann aber auf Miss Lonely Hearts, die sich in selbstmörderischer Absicht eine Überdosis Kapseln zurechtgelegt hat. Jeff ruft umgehend die Polizei an, zögert allerdings mit der Meldung, weil das von einem benachbarten Songwriter gespielte Lied einen Sinneswandel bei der lebensmüden Frau zu bewirken scheint.

Durch diesen Nebenschauplatz werden Jeff und Stella von den sich dramatisch zuspitzenden Vorgängen in Thorwalds Wohnung abgelenkt. Schon kehrt Thorwald unverrichteter Dinge wieder nach Hause zurück und Lisa sitzt in der Falle. Sie versteckt sich, wird jedoch kurz darauf von Thorwald gefunden und in eine Auseinandersetzung verwickelt. Als die Polizei eintrifft, lässt Lisa es in der anschließenden Befragung so aussehen, als sei sie eingebrochen, um sicher aus Thorwalds Wohnung zu entkommen. Vor ihrer Verhaftung zeigt sie mit dem Rücken zum Fenster stehend auf ihren Finger. Dort befindet sich Mrs. Thorwalds Ehering, den sie sich geistesgegenwärtig übergestreift hat, um wenigstens ein Beweisstück zu retten. Thorwald bemerkt dies, blickt an ihr vorbei in den Hof und entdeckt Jeff und Stella am Fenster gegenüber.