New York, Greenwich Village, début des années cinquante. Pour avoir pris trop de risques afin de rapporter des clichés sensationnels, un photographe-reporter, L. B. Jefferies (James Stewart), est cloué dans un fauteuil roulant, une jambe dans le plâtre. La canicule qui sévit à Manhattan contraint tout le monde à vivre les fenêtres grandes ouvertes. Jefferies peut ainsi épier ses voisins depuis son appartement qui donne sur une arrière-cour. Ses observations assidues l'amènent à se persuader que l'un d'entre eux a assassiné sa femme. Ses soupçons sont vite partagés par sa maîtresse, Lisa Fremont (Grace Kelly), et son infirmière, Stella (Thelma Ritter).