Der berühmte Autor Alex Fayard (B. Magimel) reist zu Promotionzwecken nach Japan. Dort trifft er auf die ebenso hübsche wie auch verängstigte Tamao (L. Minamoto). Schnell erkennt Fayard, dass sich hinter ihren Ängsten mehr verbergen muss. Sie offenbart ihm, dass ein ehemaliger Liebhaber, der japanische Gewaltautor Shundei Oe (K. Tsujimoto) ihr nach dem Leben trachtet. Fayard lässt sich in einen Strudel der Gewalt hineinziehen und gerät so bald selbst in tödliche Gefahr …
Realität und Fiktion sind eng verwoben in Das Geheimnis der Geisha. In einer Mischung aus Film noir und Horror-Krimi inszeniert Regisseur Barbet Schroeder ein Wechselspiel zwischen der realistischen Darstellung des Erzählten und dem Einfluss der Fiktion auf die menschliche Realität. Ersteres ist für ein Genre, das von Spannungsmomenten lebt, essentiell wichtig. Durch die Vermischung der beiden Ebenen erhält die Spurensuche der Hauptfigur Alex Fayard (Benoît Magimel), eines erfolgreichen französischen Krimiautoren, eine besondere Note.