1926 en la ciudad danesa de Copenhague. Un matrimonio de artistas, Einar (Eddie Redmayne) y Gerda Wegener (Alicia Vikander), una pareja muy unida, Un día, por casualidad, la modelo a la que ella ha contratado para retratar en sus cuadros, ha tenido que cancelar su cita y Gerda Wegener necesita terminar su cuadro a tiempo. Para poder finalizar su trabajo, la pintora pregunta a su marido si no le importaría ponerse medias y zapatos de mujer por unos instantes, para que le sirva de modelo, a lo que él accede sin problema. Esta revelación desencadenará un anhelo largamente escondido en Einar, su deseo de ser mujer. Einar empieza a descubrir la expresión de su “yo” más auténtico siendo Lili y empieza a vivir como tal. Al principio este juego les resulta apasionante y divertido, cuando los retratos resultan ser un éxito y ella anima a su marido a adoptar una apariencia femenina. Después no lo será tanto para Einar, que se da cuenta de que por dentro se siente mujer. La vida del matrimonio dará un enorme giro y el nacimiento de una identidad femenina en el cuerpo masculino de Einar provocará muchos problemas en su relación sentimental. En su lucha por hacer justicia a su yo interior, Einar se convertirá en Lili Elbe. Su decisión final será la de hacerse una operación de cambio de sexo, convirtiéndose así en pionero en la cultura transgénero y en uno de los primeros en cambiar de sexo siendo Lili la primera transexual.
