ロンドンの昼さがり。アメリカから来たばかりのアン（キャロル・リンレイ）は、ロンドン駐在の記者をしている兄のスティーブン（キア・デュリア）と、この日新しいアパートに入った。そしてアンは4つになる私生児の娘バニーを保育園に迎えに行ったが、バニーの姿はどこにも見えなかった。どの先生もバニーという子供など見たこともないという。アンはヒステリックになりスティーブンを呼び、スコットランド・ヤードのニューハウス警部（ローレンス・オリヴィエ）に捜索を依頼した。しかし、どこにもバニーはいなかった。アンの証言によると、料理婦に頼んで置いてきたというのだが、その料理婦の姿もみえなかった。アンが家へ戻ると、思いがけないことにバニーの服や玩具など、彼女のものがすべてなくなっていた。ニューハウスは、バニーは最初から存在していなかったのではないかとさえ考えた。その上、アンは子供の頃、バニーという空想上の女の子をつくったこともあったという。ニューハウスは船会社を訪ねたが、アンがアメリカから渡って来た日の乗客名簿に母娘の名は見当らなかった。バニーの実在を証明するために、アンはバニーの人形が修繕屋に出されている事を思い出し、深夜ひとりで出かけた。人形はあったが思いがけないことに、そこに現れたスティーブンが人形をとりあげいきなり火をつけてしまった。幼い時から、ことさら仲の良かった兄妹だったが、この時アンは兄に疑惑の目を向けた。スティーブンはアンをなぐり気絶させたうえ、精神病院に入院させてしまった。ひそかにそこを脱出したアンは、アパートに引っ越す前の住居にかけつけた。案の定、スティーブンはいた。そしてバニーは彼の車のトランクの中に隠されていた。罪の意識などないかのように、やさしくアンをいたわるスティーブン……。庭のブランコにのったアンは思いきり彼に押させた。じきに警部も来るだろう……。2人の奇妙な笑い声が、大都会の谷間にこだました。