18世纪，一个婴儿出生在巴黎最肮脏、最恶臭不堪的鱼市场，刚一落地，他的母亲就准备将他遗弃，后被人发现，他的母亲则因遗弃罪被判处绞刑，婴儿被送往一个育婴院，取名让-巴蒂斯特-格雷诺耶。
格雷诺耶有一个超人的天赋，那就是对任何气味都非常敏感，无论是恶臭，还是香味，他都能远隔千里都闻得到。在育婴院一天天长大，他在郊外闻着世间的一切气味，从空中到地面，从地面再到水底，他能通过气味分辨出石头是干的还是湿的，草是活的还是死的，甚至能闻到柿子向他飞来而躲避掉。
13岁那年，格雷诺耶被育婴院的女老板以7法郎的价格卖给一个制革铺的老板，女老板在回去的路上被两个抢劫犯抢劫后杀害。在制革铺那里，格雷诺耶每天拼命干活。老板看他工作卖力，叫他和自己一起进城给客户送做好的皮革，在城里的所见彻底改变了他的认知，成为他走向杀人之路的基石。
格雷诺耶在进到城里拼命吸问这些自己从来没有闻过的气味，女人的体香、上等食物的香味、以及各种贵族身上散发出来的味道。送完皮革后，格雷诺耶趁老板在跟客户谈生意的间隙偷偷溜了出来，他来到一个高级香水制造师的店里，那个年代，贵族对香水的追求非常强烈，所以天赋高、技艺强的香水制造师炙手可热。
格雷诺耶第一次见到香水，这时他才意识到，原来气味是可以被收集、保存的，他对这种技术异常仰慕，对自己仅仅是可以分辨气味的本领并不满足。随后，他在街市里遇到一个卖果子的女孩，格雷诺耶被她身上散发出来的体香吸引住了，不由自主地凑了上去，女孩被他怪异的举动吓了一跳，跑着走开了。格雷诺耶用鼻子跟随着女孩的体香找到了女孩的所在地，想再次享受这种气味。当他再次偷偷凑到女孩耳根闻着这种气味的时候，有人来了。
格雷诺耶怕被人发现，于是捂着女孩的嘴巴躲到了角落里，待路人走开后，女孩已经缺氧死去了。格雷诺耶抵不住这种气味的诱惑，疯狂地扒下女孩的衣服，疯狂的在女孩身上呼吸着这种香气，这是他第一次杀人。
在一次给一个年近六十、已经过气的香水制造师巴尔迪尼送皮革的时候，格雷诺耶为了能在这里工作并学习保存气味的方法，趁此机会向巴尔迪尼展示了自己的天赋，他不仅说出了一种连巴尔迪尼都没有分辨出成分的香水的全部成分，而且还将这种香水加入其他配料，改进成更香更完美的香水。
次日，巴尔迪尼即以五十法郎的价格将格雷诺耶从制皮匠那里赎回。当天晚上，制皮匠即因醉酒掉入河里淹死了。在巴尔迪尼的栽培下，格雷诺耶学会了萃取玫瑰花瓣的精油以制作香水，而且凭着他的天赋，巴尔迪尼的香水店再次繁荣了起来。
格雷诺耶并不在意植物的香味，他认为世间最美妙的香味是女人的体香，所以他利用萃取法将猫放入仪器中，试验提取生物体香的方法，然而，提取出来的液体却没有任何气味，一气之下将巴尔迪尼的实验室毁坏。巴尔迪尼告诉他生物体内的香味是无法提取的，格雷诺耶因这打击而病倒了。
在病床上，巴尔迪尼告诉他传闻中有一种方法叫做油脂离析法，可以将生物体内的香味提取出来，在一个叫做格拉斯的地方。听到这个消息，格雷诺耶的病很快就痊愈了，请求巴尔迪尼告诉他路线，巴尔迪尼同意但要求他留下100种不同的香水配方。
经过长途跋涉，格雷诺耶来到格拉斯，法国最大的香水之都。在这里，他一边做着香水制造工，一边学习油脂离析法。一段时间后，格雷诺耶开始试验提炼人体气味的方法。
最开始，他将一个在仓库偷情的女孩杀掉，放进仪器里煮沸浸泡，在试验的过程中被上级打断，以失败告终。后来他找来一个妓女，准备利用一种油脂敷在她的皮肤上，再从油脂中提取体香。但是妓女嫌油脂太黏糊糊的，转身离开的时候却被格雷诺耶从后面打击致死。
格雷诺耶将从敷过妓女皮肤的油脂中提取到的香水滴在手上，妓女的狗被香气吸引，跑过来舔格雷诺耶的手，印证着格雷诺耶的试验成功了。
格雷诺耶开始一发不可收拾，因为制造香水要12种原料，格雷诺耶开始猎杀身上散发着体香的少女，陆续杀了12个人，其中一位便是格拉斯的香水制造巨商瑞奇斯的女儿。
格雷诺耶将12种人体香料调配成香水后，便被捕入狱。格拉斯的法官判处格雷诺耶绑在十字架上，打断手骨、肋骨、髋骨和脚骨面向民众忏悔。
行刑当天，格雷诺耶将研制好的香水滴在额头上，在走下邢车的时候，所有原本十分愤怒的民众都被这种香水所慑服，所有民众都下跪，声称格雷诺耶无罪，就连行刑的刽子手也都放下了刑具。
随后，格雷诺耶将香水滴在手绢上上挥向民众，数千人陶醉在这种超出世俗的气味中，之后引发数千群众集体宽衣解带，实行起了房中之事。
就连死去的女孩的父亲也都深深被这种香味折服，请求格雷诺耶的原谅。当香味散去，人们从集体欢愉中醒来，似乎已经忘却了一切，这桩连环杀人案也被宣布重新调查，而此时的格雷诺耶已经离开，因为他已经达成了他的心愿，他走在荒野上，像一个苦行僧，跟着他的内心一直走着，最终走到了他的出生地，那个全巴黎最肮脏、最恶臭不堪的鱼市场。
在他的出生地，他看到人们贫困交加，身染疾病，这时，他拿出那瓶香水，淋在他的头发上，香气吸引了这群贫困交加的人，格雷诺耶被亲吻、被咬啮、被啃食，只剩下一套衣服，这群贫困交加的人口沾鲜血，心满意足地离开。
就像电影的最后的旁白所说的那样：“这世界，这香水，和他自己都见鬼去吧！只要他愿意，他手上剩下的香水足以征服整个世界，他可以到凡尔赛去，让国王亲吻他的脚，他可以给教皇写信宣布自己是新的救世主，他手中掌握的这种威力比金钱、恐惧或死亡更强大，只有一件事是香水做不到的，它无法使他如常人一般爱与被爱。”
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