Dejanje se odvija v Angliji leta 1850. Mladi umetnik iz Londona Walter Hartright na priporočilo svojega prijatelja italijanskega profesorja Peskija dobi mesto za učitelja slikarstva v Limmerridgeu v Cumberlandu, na posestvu Fredericka Fairleyja, Esq. Pred odhodom se Walter poslovi od mame in sestre, ki živita v predmestju Londona. Vrnitev domov v poznem vročem večeru nepričakovano sreča nenavadno žensko, oblečeno v belo v pusto na zapuščeni cesti. Pot nadaljujeta skupaj. Omemba Hartwrighta o krajih, kamor bo odšel, povzroči neznanca nepričakovano navdušenje. Ljubezen govori o gospe Fairley, pokojni lastnici Limmeridgea. Nato se z jezo in strahom spomni na baron iz Hampshira, ne da bi pri tem omenil njegovo ime. Walter pomaga neznancu ujeti keb in skoraj takoj po njenem odhodu zagleda voziček z dvema kolesarjema, ki sprašujeta o "ženski v belem". Iščejo jo, da bi se vrnila v norišnico, od koder je pobegnila.
Walter Hartwright prispe v Limmeridge, se seznani s svojimi prebivalci. To je Marian Golcombe, hči pokojne gospe Fairley iz prvega poroka, grda, a očarljiva in energična rjavolaska, njena sestra Laura Fairley, nežna in nežna blondinka, in gospod Frederick Fairley, njihov stric, bachel in strašni egoist, tisti, ki je predlagal Walterjevo delo. Walter pripoveduje Marijanu o svojem srečanju z žensko v belem in ona, zaintrigirana, v svojih pismih materi najde omembo deklice Ane Katerik. Gospa Fairley se je navezala na deklico zaradi svoje podobnosti z Lauro, mala Anna pa je, ko je z gorečo ljubeznijo odgovorila na svojo pokroviteljico, prisegla v svojo čast, da bo hodila vedno samo v belem. Tukaj William spozna nenavaden občutek, ki ga je že večkrat videl ob pogledu na Lauro: ženska v belem je presenetljivo spominjala na Lauro, ki je le shujšala in se bleda ali preživela žalosti. Marian in Walter skrivata svoje odkritje. Medtem, kot se pogosto zgodi, sta se učitelja in učenca Walter in Laura zaljubila. O svoji ljubezni pa ne govorijo. Ločuje jih brezno družbene in premoženjske neenakosti, ker je Laura plemenita in bogata, ona je dedinja Limmeridgea. In kar je najpomembneje, Laura je zaročena za moškega, ki ga je izbral njen oče - to je baronet sir Percival Glide, lastnik velikega posestva v Hampshireu. To Walter poroča Marian, pri besedah "Baronet" in "Hampshire" pa se spominja na neusklajen govor ženske, ki jo je nekoč srečal v beli barvi. Toda tu jo Hartwright spet vidi na pokopališču v Limmeridgeu - Anna Katerik opere spomenik iz belega marmorja na grobu gospe Fairley. V pogovoru z Walterjem (in dan prej v anonimnem pismu Lauri, ki jo je močno razburilo), Anna opozori Lauro na njen zakon s Sir Percival Glide, ki se ji zdi utelešenje zla. Poleg tega se izkaže, da je on Anno zaprl v norišnico. Poslovili se od Laure, poniženi Walter se vrne v London in se nato odpravi na dolgo, nevarno arheološko odpravo v Srednjo Ameriko.
Marijana prisili Lauro, zaročenko, ki je prispela v Limmeridge, da pojasni pojasnila o Ani, in on predstavi pismo gospe Katerik, Anini materi, v dokaz, da je ravnala z njenim soglasjem in v dobro svoje hčere. Do zadnje minute Marian in Laura upata, da bo nekaj oviralo poroko, a čudež se ne zgodi. Percival Glide in Laura Fairley se poročita v cerkvi v Limmeridgeu in se odpravita na medene tedne v Italijo. Šest mesecev pozneje se vrnejo v Anglijo in se naselijo v Blackwater Parku, Glidejevem posestvu, in Marian Golcombe pride tja. Skupaj s parom Glide iz Italije prihaja še en zakonski par - grof in grofica Fosco. Grofica Fosco, teta Laura, nekoč nesmiselna in zamišljena, je zdaj predana svojemu možu s svojo dušo in telesom, iz katerega dobesedno ne jemlje oči, kot da je hipnotiziran, ujame vsako njegovo besedo in neprestano zvija majhne pačitove zanj. Grof Fosco je izjemno debel, vedno vljuden, zelo ljubezniv, nenehno daje pozornost svoji ženi, ljubi bele miši, ki jih nosi s seboj v veliki kletki. Toda v njem je čutiti izjemno moč duha ("če bi se namesto ženske poročil s tigra, bi ukrotil tudi tigro," ugotavlja Marian).
V bližini parka Blackwater Laura sreča Ano Katerik in jo še enkrat opozori, svetuje ji, naj ne zaupa možu in se ga boji. In sir Percival, obupan denarju, želi, da bi Laura podpisala nekaj dokumentov, ne da bi jih prebrala. Laura noče. Mož ji grozi, vendar grof Fosco uspe ublažiti situacijo. Ženinov sijaj in šarm Sir Percivala sta že zdavnaj izginila, on je nesojen do svoje žene, se ji posmehuje in jo večkrat obrekuje zaradi njene strasti do učitelja umetnika (Percival je uvidel skrivnost Laure). Earl in njegova žena na vsak način preprečujeta, da bi Marijana poskušala vzpostaviti stik z družinskim odvetnikom Fairley. Večkrat prestrežejo pisma (nekoč so celo postavili napoj na neko dekle, ki naj bi ob prihodu v London poslalo pismo). Marian sumi zaroto proti Lauri in, da bi se uveljavila v svojih domnevah, prisluhne pogovoru med Percival Glideom in grofom Foscom. Zarota sicer obstaja, vendar se Marijana ne more upreti - s prisluškovanjem na nočni pogovor se prehladi in resno zboli. Z Marianovo boleznijo jo v skladu z načrtom grofa Fosca premestijo v odročen del gradu, Laura je obveščena, da je odšla, in nagajajo jo, da naj bi jo zavedli, da bi jo obiskal njen stric, gospod Fairley. Toda v Londonu je Laura pod imenom Anna Katerik nameščena v norišnico, kjer je bila včasih prava Anna, hkrati pa je v londonski hiši tete umirala namišljena gospa Glide, ki se je tam pojavila. Zdaj nič ne stoji med Percival Glideom in bogastvom njegove žene.
Po okrevanju Marian poskuša ugotoviti, kaj se je zgodilo. Uspeva najti in s pomočjo podkupovanja osvoboditi Lauro - zlomljeno, ki ostane brez imena in bogastva. Walter se vrne iz odprave. Ko se prikloni Laurinemu grobu, sreča Marijano in spremenjeno, strašno podobno Ani Katerik Lauri. Walter najame stanovanje, v katerem živijo trije, skupaj z Marianom pomagata Lauri postopoma okrevati. Walter se odloči, da ji povrne ime Laura. Zavedajoč se, da je sir Percival Glide skrival Ano Katerik v norišnici, ker se je bal razodetja, Walter začne ugotavljati, katera. Obišče Anino mamo gospo Katerik. Definitivno noče pomagati Hartrightu pripeljati Percival Glide v čisto vodo, medtem ko Glide nedvomno sovraži in bo vesela, če bo Walterju uspelo poravnati račune z njim. Iz pogovorov z gospo Katerik, Anino mamo, s pisarjem cerkve Old Wellingham, gospodom Wansboroughom, ki je imel prepisano knjigo cerkvenih metrik, Walter razume, da zakonska zveza staršev Glide ni bila registrirana, zato nima pravice do naslova niti do zemljiške posesti. Nekoč je Glide dobil dostop do zakristije in priložnost, da ponareja zapis zahvaljujoč gospe Katerik, ko pa je njen mož posumil ljubezensko razmerje med njima, Glide te domneve ni ovrgel, saj se je bal, da bi razkril pravi razlog za svoja srečanja z njo. Pozneje je gospe Katerik večkrat pomagal z denarjem. Sovraštvo do Ane in strah pred njo sta bila posledica dejstva, da si je deklica upala ponoviti po materi, da pozna skrivnost Glidea. To je bilo dovolj, da je uboga deklica končala v norišnici in njeni govori - karkoli je rekla - ni bilo mogoče šteti za dokaz. Občutek nevarnosti si Percival Glide prizadeva z vsemi silami preprečiti, da bi Walter dosegel resnico, nato pa se, ne zavedajo se obstoja dvojnika, odloči, da bo zapisal knjigo, a se je v cerkvenem požaru zažgal.
Grof Fosco se izogne preganjanju. Po naključju Walter v gledališču zagleda grofa in opazi svoj očitni strah ob pogledu na prijatelja njegovega prijatelja profesorja Peskija, ki grofa ne prepozna (kljub temu bi lahko spremenil svoj videz in leta so to storila). Očitno Walter razume, da je bil grof Fosco član iste tajne družbe kot Sand. Strah pred grofom je mogoče razložiti z njegovim otpadništvom, izdajo interesov bratstva in pričakovanjem skorajšnje maščevanja. Walter se je prisiljen zateči k pomoči Sands. Profesorju pusti zapečateno ovojnico s pismom, v kateri izpostavi grofa in prosi, da ga kaznuje, če se Walter naslednji dan ne vrne ob dogovorjeni uri. Ob teh previdnostnih ukrepih Walter Hartwright prihaja k grofu Foscu in ga prisili, da napiše zgodbo o goljufiji, ki sta ga storila in Glide. Earl s svojo prirojeno samozadovoljnostjo piše navdušeno, pri tem pouku preživi skoraj vso noč, grofica pa se pripravi na svoj prenagljeni odhod, ki se občasno pojavi in pokaže Walterju, da sovraži do njega.
Na podlagi neskladja v datumih: pred pošiljanjem pisma Fredericka Fairleyja, ki vsebuje povabilo, da obišče nečakinjo, Walter uspe dokazati, da je Laura živa, namesto nje pa je pokopana Anna Katerik. Napis na spomeniku je zdaj spremenjen. Anna Katerik, ženska v belem, je po smrti našla, kar si želi: počiva poleg gospe Fairley, ki jo je tako ljubila.
Laura in Walter se poročita. Njihovo življenje se postopoma izboljšuje. Walter veliko dela. Po nekaj časa, ko se je poslovil v Parizu, vidi truplo grofa Fosca, ujetega iz Sene. Na telesu ni znakov nasilja, razen dveh rezov nožev na roki, ki sta prikrivala stigmo - znamko skrivne družbe, velikosti majhnega kovanca (Sands ima na roki isto oznako). Po vrnitvi v London Walter ne najde doma niti Laure in njenega šestmesečnega sina niti Marijana. Od žene dobi sporočilo, da ga takoj in brez skrbi sprašuje, ali bo prišel v Limmeridge. Navdušena Laura in Marian se tam srečata, potem ko je stric umrl, je družinsko posest prevzela Laura. In otroka Walterja, mladega dediča Limmeridgea, ki ga ima Marian v naročju, zdaj lahko štejemo za enega najbolj radodarnih lastnikov zemlje v Angliji.