Handlingen finner sted i England i 1850. Den unge London-baserte kunstneren Walter Hartright, på anbefaling av sin venn, den italienske professoren Peski, får jobb som malerlærer ved Limmerridge i Cumberland, på godset til Frederick Fairley, Esq. Før han drar, kommer Walter for å ta farvel med sin mor og søster, som bor i forstedene til London. Da han kom hjem på en sen varm kveld, møter han uventet en merkelig kvinne på en øde vei, kledd i hvitt fra topp til tå. De fortsetter reisen sammen. Omtalen av Hartwright om stedene hvor han skal reise, medfører en fremmed uventet spenning. Hun snakker kjærlig om fru Fairley, den avdøde eieren av Limmeridge. Deretter husker han med sinne og frykt en baronett fra Hampshire, uten å nevne navnet hans. Walter hjelper en fremmed å fange en keb, og nesten umiddelbart etter avgangen ser han en barnevogn med to ryttere spør om en "kvinne i hvitt". De leter etter henne for å komme tilbake til galhuset, hvor hun slapp unna.
Walter Hartwright ankommer Limmeridge, blir kjent med innbyggerne. Dette er Marian Golcombe, datteren til avdøde fru Fairley fra sitt første ekteskap, en stygg, men sjarmerende og energisk brunette, mors søster Laura Fairley, en mild og mild blond, og Mr. Frederick Fairley, deres onkel, en ungkar og en forferdelig egoist, den som foreslo Walter jobben. Walter forteller Marian om sitt møte med en kvinne i hvitt, og hun, fascinert, finner i brevene til moren sin en omtale av jenta Anna Katerik. Fru Fairley ble knyttet til jenta på grunn av sin likhet med Laura, og lille Anna, som svarte sin patronesse med inderlig kjærlighet, sverget i ære for henne å gå alltid bare i hvitt. Her innser William den merkelige følelsen av at han mer enn en gang hadde sett når han så på Laura: en kvinne i hvitt minnet overraskende på Laura, som bare hadde gått ned i vekt og ble blek eller overlevd sorg. Marian og Walter holder oppdagelsen hemmelig. I mellomtiden, som ofte skjer, ble læreren og studenten, Walter og Laura forelsket. Men de snakker ikke om kjærligheten sin. De er atskilt av avgrunnen til sosial og eiendomsmessig ulikhet, fordi Laura er edel og rik, hun er arving etter Limmeridge. Og viktigst av alt er at Laura er forlovet med mannen hennes far valgte - dette er Baronet Sir Percival Glide, eieren av et stort eiendom i Hampshire. Dette blir rapportert til Walter av Marian, og på ordene "Baronet" og "Hampshire" husker han den usammenhengende talen til kvinnen han en gang hadde møtt i hvitt. Men her ser Hartwright henne igjen på Limmeridge-kirkegården - Anna Katerik vasker et hvitt marmormonument på fru Fairleys grav. I en samtale med Walter (og et døgn tidligere i et anonymt brev til Laura, som hadde skremt henne sterkt), advarer Anna Laura om ekteskapet sitt med Sir Percival Glide, som for henne synes å være legemliggjørelsen av det onde. Dessuten viser det seg at det var han som fengslet Anna i et galehus. Når han tar farvel med Laura, returnerer den nedlagte Walter til London, og drar deretter til en lang, farlig arkeologisk ekspedisjon til Mellom-Amerika.
Marian tvinger Laura, en forlovede som har ankommet Limmeridge, til å gi forklaringer om Anna, og han sender et brev til fru Katerik, Anna sin mor, som bevis for at hun handlet med hennes samtykke og til beste for datteren. Fram til siste øyeblikk håper Marian og Laura at noe vil hindre bryllupet, men et mirakel skjer ikke. Percival Glide og Laura Fairley er gift i kirken i Limmeridge og drar på bryllupsreise til Italia. Seks måneder senere vender de tilbake til England og bosetter seg i Blackwater Park, Glide-godset, og Marian Golcombe kommer dit. Sammen med ekteparet Glide, ankommer et annet ektepar fra Italia - grevinnen og grevinnen Fosco. Grevinne Fosco, tante til Laura, en gang absurd og innrådd, er nå viet til mannen sin med sin sjel og kropp, hvorfra hun bokstavelig talt ikke tar øynene opp, som om den er hypnotisert, fanger hvert eneste ord og vrir kontinuerlig små pachitoer for ham. Grev Fosco er ekstremt tykk, alltid høflig, veldig vennlig, gir hele tiden oppmerksomhet til sin kone, elsker hvite mus, som han bærer med seg i et stort bur. Men en ekstraordinær styrke av ånd føles i ham ("hvis han i stedet for en kvinne giftet seg med en tigress, ville han også temmet tigressen," konstaterer Marian).
I nærheten av Blackwater Park møter Laura Anna Katerik, og hun advarer henne nok en gang, og råder henne til ikke å stole på mannen sin og frykte ham. Og Sir Percival, desperat etter penger, ønsker å få Laura til å signere noen papirer uten å lese. Laura nekter. Mannen truer henne, men grev Fosco klarer å dempe situasjonen. Brudgommens glans og sjarm over Sir Percival har lenge forsvunnet, han er uhøflig mot kona, håner og irettesetter henne mer enn en gang for hennes lidenskap for en lærerkunstner (Percival gjettet hemmeligheten bak Laura). Jarlen og kona hindrer på alle måter Marian i å prøve å kontakte Fairley-advokaten. De avskjærer gjentatte ganger brev (en gang til og med å ha lagt en potion på en jente som skulle sende et brev ved ankomst til London). Marian mistenker en konspirasjon mot Laura og for å etablere seg i sine forutsetninger, avlyttes samtalen mellom Percival Glide og grev Fosco. Konspirasjonen eksisterer, men Marian kan ikke motstå det - ved å avlyttes på en nattlig samtale får hun forkjølelse og blir alvorlig syk. Ved å bruke Marians sykdom blir hun i samsvar med planen til grev Fosco overført til en avsidesliggende del av slottet, og Laura blir informert om at hun har forlatt, og de blir lurt til å lure henne, angivelig, for å besøke hennes onkel, Mr. Fairley. Men i London plasseres Laura, under navnet Anna Katerik, i et galehus, der den virkelige Anna pleide å være. Samtidig døde den imaginære damen Glide, som dukket opp der, i tantens London-hus. Nå står ingenting mellom Percival Glide og rikdommen til kona.
Etter å ha kommet seg, prøver Marian å finne ut hva som skjedde. Hun klarer å finne og ved hjelp av bestikkelse for å frigjøre Laura - ødelagt, igjen uten navn og rikdom. Walter kommer tilbake fra ekspedisjonen. Da han kom for å bøye seg for Lauras grav, møter han Marian og den forandrede, veldig lik Anna Katerik Laura. Walter leier en leilighet der de tre bor, og sammen hjelper han og Marian Laura gradvis å komme seg. Walter bestemmer seg for å gi Laura navnet sitt tilbake. Innse at Sir Percival Glide gjemte Anna Katerik i et galskap fordi han var redd for avsløringer, begynner Walter å finne ut hvilke. Han besøker Annas mor, fru Katerik. Hun nekter definitivt å hjelpe Hartright med å bringe Percival Glide til rent vann, mens hun utvilsomt hater Glide og vil være glad hvis Walter klarer å gjøre opp kontoer med ham. Fra samtaler med fru Katerik, Anna's mor, med kontorist i Old Wellingham kirke, Mr. Wansborough, som hadde en kopiert bok med kirkemetrik, forstår Walter at Glides foreldres ekteskap ikke ble registrert, derfor har han ingen rettigheter til tittelen eller til landhold. På et tidspunkt fikk Glide tilgang til sakristiet og muligheten til å falske en plate takket være fru Katerik, men da mannen hennes mistenkte et kjærlighetsforhold mellom dem, tilbakeviste ikke Glide denne antagelsen, i frykt for å avsløre den sanne grunnen til møtene hans med henne. Deretter hjalp han fru Katerik gjentatte ganger med penger. Hat mot Anna og frykt for henne var forårsaket av at jenta våget å gjenta etter moren at hun visste hemmeligheten bak Glide. Dette var nok til at den stakkars jenta havnet i et galskap, og talene hennes - uansett hva hun sa - kunne ikke betraktes som bevis. Percival Glide, som føler fare, streber med all kraft for å forhindre Walter i å nå sannheten, og bestemmer seg for å brenne rekordbokene, men ikke klar over eksistensen av et duplikat, men han brenner seg ut i en kirkebrann.
Grev Fosco slipper unna forfølgelse. Ved en tilfeldighet ser teateret i teateret tellingen og merker sin åpenbare redsel for synet av sin venn professor Peski, som ikke kjenner seg igjen i tellingen (han kunne imidlertid endre sitt utseende, og årene gjorde tingene sine). Selvfølgelig, forstår Walter, var grev Fosco medlem av det samme hemmelige samfunnet som Sand. Frykten for tellingen kan forklares med hans frafall, svik mot brorskapets interesser og forventningen om forestående gjengjeldelse. Walter blir tvunget til å ty til hjelp fra Sands. Han etterlater professoren en forseglet konvolutt med et brev der han utsetter tellingen og ber om å straffe ham hvis Walter ikke kommer tilbake til den bestemte timen dagen etter. Ved å ta disse forholdsreglene, kommer Walter Hartwright til grev Fosco og tvinger ham til å skrive historien om svindelen begått av ham og Glide. Jarlen skriver med sin iboende selvtilfredshet entusiastisk og tilbringer nesten hele natten på denne leksjonen, og grevinnen forbereder seg på hennes hastige avgang, som fra tid til annen vises og viser Walter sitt hat mot ham.
Basert på avviket i datoer: et dødsattest ble utstedt før brevet til Frederick Fairley ble sendt, med en invitasjon til å besøke niesen hennes, klarer Walter å bevise at Laura er i live, og Anna Katerik blir begravet i stedet. Inskripsjonen på monumentet er nå endret. Anna Katerik, en kvinne i hvitt, fant etter døden det hun streber etter: hun hviler ved siden av fru Fairley, som hun elsket så godt.
Laura og Walter gifter seg. Livet deres blir gradvis bedre. Walter jobber mye. Etter å ha funnet seg en stund på forretningsreise i Paris, ser han liket av grev Fosco fanget fra Seinen. Det er ingen tegn til vold på kroppen, bortsett fra to knivskjæringer på hånden som skjulte stigmaet - preget av et hemmelig samfunn på størrelse med en liten mynt (Sands har samme merke på hånden). Tilbake til London finner Walter ikke hjemme verken Laura og hennes seks måneder gamle sønn, eller Marian. Han får beskjed fra kona som ber ham umiddelbart og uten å bekymre seg for å komme til Limmeridge. Den begeistrede Laura og Marian møter ham der. Etter at onkelen døde, ble familieboet overtatt av Laura. Og babyen Walter, den unge arvingen til Limmeridge, som Marian holder i armene, kan nå regnes som en av de mest sjenerøse grunneiere i England.