Pierre, la quarantaine, a eu un jour une vision : celle d’une femme entièrement vêtue de bleu, belle, bien réelle mais disparue aussitôt qu’entrevue. L’existence de Pierre se trouve bouleversée par cette femme en bleu qu’il veut retrouver au plus vite. Alors, il la cherche, de jour comme de nuit, à pied ou en voiture, seul ou en compagnie d’Edmond, son ami : restaurants, boîtes, cinémas proches du lieu de la rencontre, le drugstore des Champs-Elysées, sont visités en vain.

 Aurélie, la maîtresse de Pierre, comme elle est italienne, elle l’appelle Pietro, souffre de sentir que son amant lui échappe. Certes, elle le sait volage et n’ignore rien de ses liaisons, en particulier avec Béatrice; mais elle sent bien que la femme en bleu est la seule rivale à laquelle Pietro soit véritablement attaché, fut-ce en rêve. Elle décide de la combattre et, pour ce faire, de la chercher avec lui dans Paris où, dit-il, «elle est là !». Pierre, musicologue, néglige son travail : ainsi passe-t-il tout le temps d’une émission télévisée sur un grand organiste à s’enquérir du propriétaire d’une voiture qu’il a suivie, peut-être celle de la femme de son rêve.

 Identifiée, la propriétaire de cette voiture habite un luxueux hôtel particulier, à Meudon. Il s’y rend avec Aurélie : c’est une maison de rendez-vous dont la tenancière n’a bien sûr rien de commun avec la femme en bleu ! Déçu, Pierre se retire à la campagne, dans la paix de la nature. Il y fait venir Aurélie et le couple semble éprouver la plénitude d’un amour sans partage. Pierre va même jusqu’à déclarer à sa compagne : «Tu es la femme de mes rêves». Mais bientôt, repris par ses fantasmes, il se ravise : «J’ai tué mon rêve». Aurélie comprend alors qu’elle l’a définitivement perdu : «Si tu voulais qu’elle reste un rêve, fallait pas la chercher…».

 Une nuit, alors qu’Aurélie dort, Pierre retourne dans son appartement parisien et avale un flacon de somnifères. Edmond le retrouvera mort.