Vilna, 1776. Le patriotisme polonais ne supporte plus le joug russe. Une jeune fille, Sonia, incarne pour tout un peuple asservi l'idéal de liberté que menace la toute-puissance de l'Empire de Catherine II. Celle-ci veut se débarrasser de la " Jeanne d'Arc " et charge le baron de Kempelen de révéler à Sonia qu'elle est russe et que son combat par conséquent n'a aucun sens. Mais Kempelen est un personnage bizarre: il fabrique des automates - laquais, soldats, danseuses -qui emplissent sa demeure de silhouettes fantomatiques et menaçantes. De plus, il partage les idéaux des patriotes polonais.

 Ceux-ci ont un chef, le colonel Boleslas Vorowsky - fiancé de Sonia - qui commande avec le major russe Nicolaïfeff le régiment russo-polonais de Vilna. Avec machiavélisme, Nicolaïfeff précipite l'insurrection des Polonais pour mieux la réprimer. Blessé, Boleslas est recueilli par Kempelen qui cache également Sonia. Pour soustraire le fuyard aux recherches de Nicolaïfeff, le baron le dissimule dans un de ses automates, un joueur d'échecs. Mais, en affrontant le faux robot, le major reconnaît les coups favoris de Boleslas et sans rien révéler de sa découverte, oblige Kempelen à vendre son automate à Catherine II.

 Mise au courant par son fidèle Nicolaïfeff, l'impératrice affronte à son tour l'automate et saisit le premier prétexte pour se juger offensée et au désespoir de Kempelen, condamne à mort le joueur d'échecs. Avant l'exécution, Serge Oblonsky, un officier russe par ailleurs amoureux de Sonia, fait évader Boleslas. Kempelen a pris la place de celui-ci dans l'automate et tombe sous les balles du peloton d'exécution au moment où Nicolaïfeff, qui fouillait sa maison, est transpercé par les baïonnettes des soldats automates du baron.