En 1900, le provincial Christian débarque à
Paris et s'installe dans le quartier bohème de Montmartre, à l'ombre du célèbre cabaret Le Moulin-Rouge. Le jeune poète fait vite connaissance avec l'artiste Toulouse-Lautrec et sa joyeuse bande d'amis qui le recrutent pour écrire un spectacle musical. La vedette en sera Satine, une courtisane à la voix d'or qui règne en déesse sur la scène du Moulin-Rouge. C'est le coup de foudre entre elle et Christian. Mais pour financer le spectacle, Satine doit séduire le riche et très jaloux Duc de Worcester. C'est donc en secret, dans les coulisses du théâtre où les répétitions battent leur plein, que la chanteuse et le poète vivront un grand amour placé sous le signe de la passion et de la tragédie.