Marie Laurent, en ung læge, får et tilbud om at gå på arbejde i professor Kerns laboratorium. Kontoret, hvor Kern accepterer hende, gør et meget dybt indtryk. Men et besøg på laboratoriet viser sig at være meget dyster: der ser Marie et menneskeligt hoved adskilt fra kroppen. Hovedet er monteret på et firkantet glasplade, rør går fra det til forskellige cylindre og cylindre. Hovedet minder slående om Marie, den for nylig afdøde professor Dowell, en berømt videnskabsmand og kirurg. Dette er virkelig hans hoved. Ifølge Kern var han i stand til at "genoplive" kun lederen af Dowell, der led af en uhelbredelig sygdom. (”Jeg foretrækker død frem for sådan en opstandelse,” reagerer Marie Laurent på dette.)
Marie går på arbejde i Kern-laboratoriet. Hendes ansvar inkluderer overvågning af hovedets tilstand, som "hører, forstår og kan reagere med ansigtsudtryk." Derudover bringer Marie en masse medicinske magasiner til hovedet hver dag, og de "gennemser" dem sammen. Der oprettes en form for kommunikation mellem Maries hoved og Marie, og en dag beder professor Dowells hoved pigen om at slukke vandhanen på røret, der blev bragt til halsen (Kern forbød strengt Marie at røre ved vandhanen og sagde, at dette ville føre til hendes hoved øjeblikkelig død). Hovedet formår at forklare Marie: dette vil ikke ske. Pigen tøver, men i sidste ende opfylder han anmodningen og hører en sus og en svag knækket stemme - hovedet kan tale! I hemmelige samtaler finder Marie Laurent og professorens hoved de monstrøse detaljer i genoplivningen.
Kern var adjunkt. Han er en talentfuld kirurg. Under deres samarbejde med professor Dowell skete der et astmaanfald, og når han vågnede op, så han, at han havde mistet kroppen. Kern havde brug for at holde professorens hjerne aktiv for at fortsætte sin forskning. Dowell nægtede at samarbejde med ham, skønt Kern tvang ham til at bruge de mest brutale metoder (at føre en elektrisk strøm gennem professorens hoved, blande irriterende stoffer med næringsopløsninger). Men da Kern, der udførte eksperimenter foran hovedet, begik flere fejl, der kunne ødelægge resultaterne af deres indsats, kunne professor Dowell ikke tåle det og accepterede at fortsætte med at arbejde.
Ved hjælp af Dowell genopligner Kern endnu to hoveder, mandlige og kvinder (Tomas Bush, en arbejder, der blev fanget i en bil, og Briquet, en lille pige fra en bar, der modtog en kugle, der ikke var beregnet til hende). Operationen er vellykket, men lederne af Tom og Briquet, i modsætning til Dowell, som ikke er vant til intellektuel aktivitet, forsvinder uden krop. Marie Laurent tilføjer mere arbejde. Hun overvåger ikke kun tilstanden til alle tre mål, men viser også Tom og Briquet-film, inkluderer musik til dem. Men alt minder dem om deres tidligere liv og forstyrrer dem kun. Den vedvarende Brika formår at overtale Kern til at prøve at sy hende en ny krop. I mellemtiden lærer Kern om Maries samtaler med professor Dowells hoved. Pigen er klar til at udsætte ham og fortæller hele verden sin frygtelige hemmelighed, og Kern forbyder Marie at vende hjem. Marie prøver at protestere. Kern, foran hendes øjne, slukker en af hanerne og fratager Dowell luft. Marie accepterer hans betingelser, og laboratoriet bliver hendes fængsel.
På scenen med togulykken finder Kern en krop, der er egnet til Briquet og kidnapper ham. Engagementment er vellykket. Snart får Briquet lov til at tale. Hun forsøger at synge, og en underlig ting afsløres: i store bogstaver er Briques stemme ganske knirkende og ikke særlig behagelig, og i små bogstaver har hun en fremragende brystkontralto. Marie scanner aviserne for at se, hvem der ejede denne unge, yndefulde krop, som Briquet nu arvet. Hun fik øje på en note, at liget af den berømte italienske kunstner Angelica Gai, der fulgte efter toget, der styrtede, forsvandt sporløst. Brika får lov til at stå, hun begynder at gå, nogle gange bemærkes en forbløffende nåde i sine bevægelser. Briquet kæmper med Kern: hun ønsker at vende hjem og dukke op foran sine venner i en ny dække, men kirurgen har ikke til hensigt at lade hende gå fra laboratoriet. Når han er klar over dette, løber Briquet efter at have gået ned fra anden sal langs de bundne lag. Hun afslører ikke hendes venner hemmelighederne ved hendes tilbagevenden. Briquet forlader sammen med sin ven Redhaired Martha og hendes mand Jean (sikker cracker) sammen for at skjule sig for en mulig politisk chikane. Jean er ikke mindre interesseret i dette end Briquet.
De befinder sig på en af strandene ved Middelhavet, hvor de ved et uheld mødes med kunstneren Arman Lara og Arthur Dowell, en søn af en professor. Arman Lara kan ikke glemme Angelica Guy, han var "ikke kun en fan af sangerens talent, men også hendes ven, hendes ridder." Lara skarpe øjne på kunstneren ligner en ukendt ung kvinde med en savnet sanger: Hendes figur "ligner to dråber vand på figuren af Angelica Gai." Hun har den samme muldvarp på sin skulder som Angelica, de samme bevægelser, Arman Lara og Arthur Dowell beslutter at finde ud af hemmeligheden. Lara inviterer den fremmede og hendes venner til at tage en bådtur og der, alene med Briquet, får hende til at fortælle sin historie. Uden nogen skjul svarer hun først på spørgsmålene til Lara og derefter til Arthur Dowell. Når Briquet nævner et tredje hoved på laboratoriet, indser Arthur, hvem han taler om. Han viser Briquet et fotografi af sin far, og hun bekræfter hans længe. Venner tager Briquet til Paris for at finde professor Dowells hoved med hendes hjælp. Arman Lara er i en vis forvirring: han føler sympati - og måske noget mere - for Brika, men kan ikke forstå, hvad der tiltrækker ham, Angelicas krop eller Briques personlighed. Briquet føler, at der er kommet noget helt nyt ind i hendes liv med den syngende pige fra baren.
Miraklet om "reinkarnation" udføres - den rene krop Angelica Guy forynger ikke kun Briquet's hoved, det ændrer den måde, hun tænker på. Men det lille sår, der var på Angelicas fod, mærker pludselig sig: Briquet smerter starter, hendes ben bliver rødt og hævet. Lara og Dowell vil gerne vise Brie for lægerne, men hun gør indsigelse mod dette i frygt for, at hele historien bliver offentliggjort. Ved kun at have tillid til Kern går Briquet hemmeligt til sit laboratorium. I mellemtiden opdager Dowell på udkig efter Marie Laurent at pigen blev fængslet på et hospital for psykisk syge.
Mens venner næppe frigiver Marie, forsøger Kern uden held at redde Briquet's ben. I sidste ende bliver han tvunget til igen at adskille Briquet's hoved fra overkroppen. Kern, der er klar over, at det er umuligt at skjule sine eksperimenter i fremtiden, demonstrerer for offentligheden det levende leder af Briquet (Toms hoved dør på dette tidspunkt). Under denne demonstration fordømmer Marie Laurent, der flammer af vrede og had, Kern som en morder og en tyv, der fejlagtigt anvendte andres arbejde. For at skjule sporene efter forbrydelsen ændrer Kern ved hjælp af paraffininjektioner udseendet på professor Dowells hoved. Arthur Dowell har vist sig for politichefen og beder om at søge i Kern. Han er selv sammen med Marie Laurent og Arman Lara til stede på samme tid. De ser de sidste minutter af professor Dowells hoved. Politiet vil forhøre Kern. Kern leder til sit kontor, og snart kommer et skud derfra.