Der alte, schrullige Professor Abronsius (Jack MacGowran) ist ein Spezialist für Fledermäuse und Vampire. Mit seinem ängstlichen Assistenten Alfred (Roman Polanski) reist er in die tief verschneiten Karpaten, um Vampire aufzuspüren und zu vernichten. Die beiden Männer quartieren sich in einem Wirtshaus ein, wo bereits am nächsten Tag Sarah (Sharon Tate), die hübsche Tochter der Wirtsleute, von dem Vampir Graf Krolok (Ferdy Mayne) gebissen und entführt wird.

Da schnallen Professor Abronsius und Alfred – der sich in Sarah verliebt hat – die Skier an und suchen das Vampirschloss. Durch eine unverschlossene Seitenpforte dringen sie ein. Bald schon werden sie ertappt und zu Graf Krolok geführt. Der freut sich schon darauf, jahrhundertelang mit dem gebildeten Professor an düsteren Abenden über Fledermäuse fachsimpeln zu können. Und der schwule Sohn des Grafen findet Gefallen an Alfred! Bevor der Tag anbricht und Graf Krolok seinen Sarg aufsucht, weist er den Eindringlingen Zimmer zu.

Die beiden haben bald ausgeschlafen und machen sich auf die Suche nach Särgen, um den darin liegenden Vampiren einen Holzpflock durchs Herz zu schlagen und sie auf diese Weise endgültig zu töten. Doch Professor Abronsius bleibt in einem Fenster stecken, und Alfred traut sich nicht.

Bevor er den Professor befreit, findet er Sarah und verspricht ihr, sie in Sicherheit zu bringen. Trotz der Bisse ist sie noch kein Vampir, und Professor Abronsius wird sie wohl durch eine Bluttransfusion retten können. Die schöne junge Frau interessiert sich aber weniger für die Befreiung als für den Ball, der um Mitternacht beginnen soll.

Graf Krolok durchschaut schließlich die Absichten des Forschers und sperrt ihn mit seinem Assistenten ein,

aber es gelingt den beiden nach Mitternacht, sich zu befreien. Sie schlagen zwei der Ballgäste nieder, ziehen deren festliche Kleider an und beteiligen sich an den barocken Tänzen. Als sie mit Sarah auf den Ausgang zutanzen, verstummt plötzlich die Kapelle: Ein Vampir
wird von einem Spiegel nicht reflektiert. In dem großen Wandspiegel sind die vielen Tanzenden denn auch nicht zu sehen – außer Professor Abronsius, Alfred und Sarah! Da beginnt eine wilde Verfolgungsjagd. Es gelingt den drei Flüchtenden, auf einem Pferdeschlitten zu entkommen. Alfred hält Sarah glücklich im Arm. Verwundert stellt er fest, wie kalt ihr Händchen ist. Sie wird doch nicht inzwischen zum Vampir geworden sein …