Victor Frankenstein (Leonard Whiting) es un médico recién formado, comprometido con Elizabeth Fanshawe (Nicola Pagett). Después de que el hermano pequeño de Victor, William, se ahogue, Victor renuncia a Dios y declara que se aliaría con el diablo si pudiera devolverle la vida a su hermano.
Victor abandona la finca de Fanshawe para seguir formándose como médico. Conoce a Henry Clerval (David McCallum), que ha descubierto cómo devolver la materia muerta a la vida. Clerval le revela su plan definitivo: crear una nueva raza de seres perfectos creados a partir de cadáveres. Clerval convence a Frankenstein para que le ayude y el laboratorio no tarda en completarse.
Siete campesinos han muerto en un accidente minero local. Los médicos desentierran rápidamente los cadáveres y cosen piezas de ellos, produciendo un cuerpo físicamente perfecto. Clerval se sorprende al descubrir que un brazo reanimado semanas antes se ha vuelto antiestético y deforme. Clerval sufre un ataque al corazón y muere antes de completar la entrada de su diario.
A la mañana siguiente, Víctor encuentra el cuerpo de Clerval y malinterpreta la entrada incompleta del diario como una señal de éxito. Victor trasplanta el cerebro de Clerval a su creación.
Victor no tarda en introducir a su creación (Michael Sarrazin) en la alta sociedad londinense, haciéndolo pasar por un amigo de un país lejano con poco dominio del inglés. Poco después, Víctor descubre el brazo, ahora repulsivo, en el armario del laboratorio de Clerval y se da cuenta de que hay un fallo en el proceso. Destruye el brazo deformado, pero ve que el mismo problema afecta a la Criatura. Víctor pronto se da cuenta de que la degeneración es irreversible. Después de que la casera de Victor, la Sra. Blair (Agnes Moorehead), muera del shock al ver a la Criatura, Victor se retira con él al laboratorio. Contempla la posibilidad de destruir a la criatura, pero no se atreve a hacerlo. La criatura descubre su aspecto deforme e intenta suicidarse sin éxito. Entonces huye del laboratorio y salta al mar. Víctor asume que la criatura está muerta y se da cuenta de que tal vez sea lo mejor.
La criatura aparece en la playa, ilesa. Pronto se hace amigo de un anciano campesino ciego (Ralph Richardson). El ciego está deseando presentar su nuevo amigo a su nieta Agatha (Jane Seymour) y a su novio Felix (Dallas Adams), pero la Criatura se esconde. Observa a la familia desde lejos y se enamora de Agatha. Cuando Agatha y Felix regresan a casa inesperadamente una mañana, se encuentran con la Criatura y reaccionan con horror. Félix es asesinado por la Criatura y Agatha, huyendo aterrorizada, es atropellada por un carruaje y también muere.
La Criatura lleva el cuerpo de Agatha de vuelta al laboratorio, con la intención de pedir a Víctor que la devuelva a la vida. Al llegar se encuentra con que Víctor se ha marchado y que el laboratorio está ahora ocupado por el Dr. Polidori (James Mason), antiguo mentor de Clerval. Polidori, conocedor de los orígenes de la Criatura, planea obligar a Víctor a ayudarle a crear otra criatura. Mientras tanto, Victor ha abandonado sus experimentos y se ha casado con Elizabeth. Se enfrenta a Polidori, que le chantajea para que le ayude con su procedimiento.
Polidori revela que fue él quien perfeccionó la reanimación de la carne muerta, secretos robados por Clerval. Rechaza el uso de la energía solar de Clerval en favor de su propio proceso de reanimación química. Víctor une la cabeza de Agatha a un nuevo cuerpo y reaniman a una criatura femenina, a la que Polidori llama Prima. Victor se va de luna de miel con Elizabeth.
Mientras Victor y Elizabeth están fuera, Polidori convence a la familia de Elizabeth para que acoja a Prima como huésped. Cuando la pareja regresa, se hace evidente que Prima está completamente loca, y Elizabeth le ruega a Víctor que la envíe lejos. En el laboratorio, Víctor se enfrenta a Polidori, que acepta marcharse con Prima tan pronto como se haya convertido en un miembro de la sociedad. Antes de abandonar el laboratorio, Polidori intenta destruir a la Criatura original haciendo que dos de sus ayudantes la empujen a una cuba de ácido mientras duerme, pero Víctor los detiene. La Criatura, enfurecida, arroja a uno de los ayudantes a la bañera de ácido mientras los demás escapan. Polidori encierra a la Criatura en el laboratorio y prende fuego al edificio, lo que provoca una serie de enormes explosiones.
Unos días después, se celebra un fastuoso baile en la mansión Fanshawe para presentar a Prima a la élite social. Prima deleita a los invitados, y Polidori revela su plan de utilizarla como cortesana para ganar influencia política internacional. De repente, la Criatura mal quemada irrumpe en el salón de baile y se enfrenta a Prima, que le ataca. Le arranca la cabeza y la arroja a los pies de Polidori mientras los invitados supervivientes huyen. Llorando, Víctor le pregunta a la Criatura por qué ha hecho esto. La criatura responde con suavidad y se adentra en la noche.
A la mañana siguiente, Víctor y Elizabeth son interrogados por el policía local. Se enteran de que Polidori ha sufrido una crisis nerviosa y ha admitido haber reanimado a Prima. Víctor admite haber creado la criatura a partir de los cadáveres, pero Elizabeth convence al agente de que su marido es un iluso y la policía se marcha. Elizabeth convence a Víctor de que viaje a América para comenzar una nueva vida.
Después de zarpar, Víctor y Elizabeth están consternados al descubrir que Polidori también está en el barco. Polidori intenta convencer a Víctor de que reanude los experimentos. Sin que todos lo sepan, la Criatura ha viajado de polizón y pronto emerge de un bote salvavidas, buscando a Víctor. Elizabeth ve a la Criatura escondida en el camarote de Polidori y los encierra a los dos juntos en la habitación. La mente de Clerval ha resurgido en la Criatura y está decidida a vengarse de Polidori. Víctor desbloquea la puerta y, al involucrarse el capitán y la tripulación del barco, el conflicto se traslada a la cubierta superior. La Criatura empuja a Polidori a lo alto de un mástil, Polidori es alcanzado por un rayo y reducido a un esqueleto. Víctor, que intenta subir al mástil para razonar con la criatura, queda inconsciente y cae a la cubierta. Los miembros de la tripulación huyen en un bote salvavidas y la Criatura lleva a Víctor bajo cubierta para cuidarlo.
La Criatura golpea el timón del barco en dirección al Polo Norte. En el camarote de Víctor, Elizabeth repudia cruelmente a la Criatura, que (su mente es ahora la de Clerval) la estrangula entonces. Mientras Víctor permanece inconsciente bajo cubierta, la Criatura mantiene el rumbo hacia el norte. Cuando Víctor despierta, encuentra el cuerpo congelado de Elizabeth en cubierta y el barco encerrado en el hielo. Sigue a la Criatura hasta una cueva de hielo, donde confiesa que toda la tragedia fue causada por su rechazo a la indefensa y deteriorada Criatura. También sabe que, tras su muerte, la Criatura estará completamente sola, maldita con un «cuerpo de hierro» que la mantendrá viva contra su voluntad. Mientras Víctor suplica el perdón de la criatura, el sonido de sus gritos desencadena una avalancha de hielo. Mientras toneladas de hielo comienzan a caer sobre ambos, la Criatura (con la voz de Clerval) perdona a su creador, que ríe al darse cuenta de que su calvario ha llegado a su fin.