Rome, fin des années 1960. Marguerite Gautier mène une existence insouciante faite de fêtes, de rencontres, de drogues et de liaisons occasionnelles dans la somptueuse villa de l'homme qui l'entretient, le comte De Mauriac. Pour le comte vieillissant, Camille (comme on appelle Marguerite en raison de sa passion pour les camélias) est plus une fille qu'une maîtresse, rencontrée après que sa vraie fille a perdu la vie à la suite d'une surdose. Armand Duval, un jeune entrepreneur français envoyé par son père pour affaires, arrive à Rome. Lors d'une de ses nombreuses soirées mondaines, il rencontre Marguerite, mais alors qu'il tombe amoureux d'elle au premier regard, elle considère Armand comme l'une des nombreuses relations « jetables » auxquelles elle est habituée, continuant à fréquenter d'autres hommes dans l'intervalle et suscitant même sa jalousie. Peu à peu, cependant, Marguerite commence à éprouver de l'attirance pour lui et décide de passer l'été en sa compagnie exclusive, en partant, à l'insu de De Mauriac, pour Porto Ercole dans le luxueux bateau de ce dernier. Pendant les vacances, elle est approchée par le père d'Armand : soupçonnant que sa relation avec son fils est en fait le résultat d'un calcul financier, Duval la convainc de le quitter. Marguerite se résigne à retourner dans son monde de promiscuité amoureuse et se laisse de plus en plus aller à la drogue. Elle fait fuir Armand, qui ignore tout de la conversation entre elle et son père, et l'humilie en le surprenant en compagnie d'une autre amante. Ils se retrouvent lors d'une soirée : Armand, toujours amoureux, se rend compte que sa dépendance est en train de la détruire. Lorsqu'il apprend qu'elle se trouve dans une clinique, il se précipite vers elle, mais il n'a que le temps de la prendre dans ses bras et d'assister, impuissant, à sa mort.