Su voz la llama, educando su extraordinario talento desde las sombras de la Ópera donde la inocente corista Christine (Emmy Rossum) tiene su hogar. Sólo la profesora de ballet Madame Giry (Miranda Richardson) sabe que el misterioso "Ángel de la Música" de Christine es en realidad el Fantasma (Gerard Butler), un desfigurado genio musical que habita en las catacumbas del teatro, aterrorizando al elenco de artistas que viven y trabajan allí.

Cuando la temperamental diva La Carlotta (Minnie Driver) abandona, en mitad de una prueba de vestuario, la última producción de la compañía, los entusiastas nuevos dueños del teatro (Simon Callow y Ciarán Hinds) no tienen más opción que convertir a Christine en la protagonista de la obra.

Su fascinante interpretación en la noche del estreno cautiva al público y al Fantasma, que se dedica en cuerpo y alma a convertir a su protegida en la nueva estrella de la ópera. Pero no es el único hombre poderoso que se siente impresionado por la joven soprano, pues Christine pronto se ve cortejada por el acaudalado mecenas del teatro, el Vizconde Raoul de Chagny (Patrick Wilson).

Aunque cautivada por su carismático mentor, Christine se siente innegablemente atraída por el apuesto Raoul, enfureciendo al Fantasma y provocando inconscientemente un dramático crescendo de vertiginosas pasiones, feroces celos y amores obsesivos que amenazan con llevar la situación más allá de los límites.