TramaL'opera si apre con un'asta pubblica nell'Opera Populaire di Parigi, dove si stanno vendendo dei pezzi di antiche scenografie.
Due anziani signori, il visconte Raoul de Chagny e Meg Giry, stanno assistendo all'asta quando il battitore chiama l'articolo 666, un carillon con sopra una scimmietta risalente all'epoca in cui loro due, l'uno allora giovane mecenate del teatro, l'altra figlia della direttrice del balletto, lavoravano nel teatro e sentivano parlare della leggenda del Fantasma e delle sue strane azioni.
Con un flashback si passa nel 1870, nel teatro dell'Opera Populaire, proprio durante le prove generali dell'Annibale interpretato dalla cantante italiana Carlotta Giudicelli e dal cantante Ubaldo Piangi. Il Fantasma dà il benvenuto ai nuovi gestori del teatro, Andrè e Firmin, e fa innervosire Carlotta, che abbandona il posto. A rimpiazzare la famosa cantante viene chiamata la giovane ballerina Christine Daaè, figlia orfana di un violinista che, aiutata da un maestro a lei sconosciuto che si rivelerà poi essere il fantasma stesso, canta la famosa aria Pensami come se fosse una cantante professionista. Christine crede che il fantasma sia un angelo della musica inviato dal padre defunto per insegnarle l'arte del canto. Il successo le arride immediatamente e Raoul, padrone del teatro e antica fiamma di Christine, invita a cena la giovane ma questa viene chiusa nel suo camerino dal Fantasma che la conduce successivamente nel suo antro, che si trova nei sotterranei del teatro, e le dedica la celebre aria Music of the Night. Christine è contemporaneamente soggetta al fascino sensuale del fantasma e all'amore ingenuo per Raul.
Christine ritorna e il Fantasma la vuole come protagonista de Il Muto, ma i gestori del teatro si ostinano a far cantare la Giudicelli. Il fantasma, spazientito, la costringe quindi a lasciare nuovamente la scena.
Christine vuole fuggire, ma Raoul la utilizzerà come esca per tendere una trappola al Fantasma durante l'allestimento del Don Giovanni Trionfante. Il fantasma, che viene smascherato e si rivela una creatura dall'aspetto mostruoso, rapisce Christine: l'uomo, a causa di una deformità del viso, si era costretto a vivere nei sotterranei dello stabile non volendo rinunciare, però, all'amore della sua vita, ossia il teatro. Nel corso della vicenda imprigiona anche Roaul ma, per amore della ragazza, lascia andare i due giovani alla loro vita e si dà alla fuga.
Il film si conclude con il visconte che porta sulla tomba di sua moglie Christine un carillon a forma di scimmietta vestita da persiano (filo conduttore della storia) e trova una rosa rossa listata a lutto (simbolo, insieme alla maschera bianca, del Fantasma) e l'anello che quest'ultimo le aveva donato ma che ella aveva restituito prima di lasciare il suo regno oscuro insieme a Raul: il Fantasma vive ancora, e nemmeno la morte può mettere fine al suo amore per Christine.
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