Fin des années 1950. Un illusionniste, ne peut que constater qu’il appartient désormais à une catégorie d’artistes en voie de disparition. Il est contraint de quitter les grandes salles parisiennes et se résigne à se produire dans des petits théâtres.
Cléo, belle et chanteuse, attend les résultats d’une analyse médicale. De la superstition à la peur, de la rue de Rivoli au Café de Dôme, de la coquetterie à l’angoisse, de chez elle au Parc Montsouris, Cléo fait des rencontres qui lui ouvrent les yeux sur le monde.
Londres. Un jeune photographe remarque un couple au loin. Plus tard, en regardant de plus près les tirages des clichés qu'il réalise, il remarque une main tenant un revolver et se rend compte qu'il a photographié un crime sur le point d'être commis...