大學教授亨博特（詹姆斯·梅森飾）因少年時期初戀夭折而癡迷少女。他為接近寡婦夏洛特（謝利·溫特斯飾）14歲的女兒洛麗塔（蘇·萊昂飾），違心與夏洛特結婚。在將對洛麗塔的畸形情感寫入日記后，他隨夏洛特母女遷居新英格蘭。某日夏洛特意外發現日記內容，受刺激駕車外出時遭遇車禍身亡。亨博特隱瞞真相帶走洛麗塔，在長達數年的旅行中與之維持禁忌關系。私家偵探奎爾蒂（彼得·塞勒斯飾）暗中跟蹤并揭發此事，最終導致亨博特槍殺對方。身心俱疲的洛麗塔在知曉母親遺書真相后選擇離開，而亨博特則因犯罪行為陷入精神崩潰。影片改編自納博科夫的爭議性同名小說，通過倒敘結構展現這段扭曲的情感糾葛。