En un elegante edificio de apartamentos en Nueva York, una joven pareja, Rosemary y Guy Woodhouse, se embarca en una nueva etapa de su vida al mudarse a su nuevo hogar. Rosemary, una dulce y soñadora aspirante a actriz, está emocionada por su vida en la gran ciudad y la posibilidad de formar una familia. Sin embargo, la atmósfera cambia cuando comienzan a relacionarse con sus peculiares vecinos, los Castevets. Estos ancianos excéntricos parecen estar demasiado interesados en la joven pareja y, en particular, en la salud de Rosemary.
A medida que la pareja se adentra en su vida de matrimonio, Rosemary descubre que está embarazada. Al principio, la noticia le llena de alegría, pero pronto empieza a experimentar extrañas y perturbadoras situaciones que la hacen dudar de su propia salud mental. Sus visiones y pesadillas se vuelven más inquietantes, y la paranoia se apodera de ella cuando comienza a investigar la misteriosa influencia que los Castevets ejercen sobre su esposo.
Guy, un actor en ascenso, empieza a mostrar un comportamiento extraño, como si estuviera más enfocado en su carrera que en el bienestar de su esposa. Rosemary se siente cada vez más sola y atrapada, y su angustia se convierte en un viaje aterrador hacia un oscuro descubrimiento. A medida que se acumulan los secretos y las manipulaciones, la realidad de su embarazo se transforma en una pesadilla que la enfrentará a la verdad más escalofriante: está en el centro de algo mucho más siniestro de lo que jamás imaginó.