1959 werden Frau und Tochter von Immobilienmakler Michael Courtland entführt. Die Kidnapper entkommen, sterben bei einem Unfall. Michael sieht die Familie nie wieder. Sechzehn Jahre später reist er nach Florenz und begegnet in der Kirche, in der er getraut wurde, Restauratorin Sandra, die seiner Frau ähnlich sieht. Er verliebt sich in sie. Bei der Hochzeit in New York wiederholt sich die Geschichte. Sandra ist in Wahrheit seine Tochter, die sich mit Courtlands Partner verschworen hat, der auch damals für die Entführung verantwortlich war.

"Obsession" ist eine Hommage an Alfred Hitchcocks Meisterwerk "Vertigo", dessen Musik Bernard Herrmann geschrieben hatte, der auch die Musik zu Brian De Palmas spannendem und hintergründigem Psychothriller schrieb. Das aus der Romantik stammende Doppelgängermotiv zieht sich durch De Palmas Gesamtwerk bis zu "Femme Fatale". Der Suspense des Films, nach "Schwestern des Bösen" der zweite, mit dem sich De Palma dem Genrekino zuwandte, entsteht durch filmische Mittel wie suggestive Kamerafahrten, Musik und raffinierte Dramaturgie.