Akce se odehrává v Anglii v roce 1850. Mladý londýnský umělec Walter Hartright na doporučení svého přítele, italského profesora Peskiho, získá práci jako učitel malby v Limmerridge v Cumberlandu na panství Fredericka Fairleye v Esq. Před odjezdem se Walter rozloučí se svou matkou a sestrou, která žije na předměstí Londýna. Vrátí se domů v pozdní horký večer a neočekávaně potká podivnou ženu, oblečenou nahoru a dolů v bílém na opuštěné silnici. Pokračují společně. Zmínka o Hartwrightovi o místech, kam půjde, způsobí cizí nečekané vzrušení. S láskou mluví o paní Fairleyové, pozdní majitelce Limmeridge. Poté vztekem a strachem vzpomene na baronet z Hampshire, aniž by však uvedl jeho jméno. Walter pomáhá cizinci chytit keb a téměř okamžitě po jejím odchodu vidí kočárek se dvěma jezdci, kteří se ptají na „bílou ženu“. Hledají ji, aby se vrátila do blázince, odkud utekla.
Walter Hartwright přijíždí do Limmeridge, seznamuje se se svými obyvateli. Toto je Marian Golcombe, dcera zesnulé paní Fairleyové z jejího prvního manželství, ošklivá, ale okouzlující a energická brunetka, sestra její matky Laura Fairley, jemná a jemná blondýnka, a pan Frederick Fairley, jejich strýc, bakalář a hrozný egoista, ten, kdo navrhl Walterova práce. Walter vypráví Marianovi o jeho setkání se ženou v bílém a ona, zaujatá, najde ve svých dopisech matce zmínku o dívce Anně Katerik. Paní Fairleyová se k dívce připoutala kvůli její podobnosti s Laurou a malá Anna, odpovědná na svou patronku s vroucnou láskou, přísahala ve své cti, že chodí vždy jen bíle. Zde si William uvědomuje podivný pocit, který viděl při pohledu na Lauru více než jednou: bílá žena překvapivě připomínala Lauru, která jen zhubla a zbledla nebo přežila zármutek. Marian a Walter udržují svůj objev v tajnosti. Mezitím, jak se často stává, se učitel a student, Walter a Laura, zamilovali. Ale nemluví o své lásce. Jsou odděleny propastí sociální a majetkové nerovnosti, protože Laura je vznešená a bohatá, ona je dědičkou Limmeridge. A co je nejdůležitější, Laura je zasnoubena s mužem, kterého si její otec vybral - toto je baronet Sir Percival Glide, majitel velkého panství v Hampshiru. Toto hlásí Walterovi Marian a při slovech „Baronet“ a „Hampshire“ vzpomíná na nesoudržnou řeč ženy, kterou kdysi potkal v bílém. Ale Hartwright ji znovu vidí na hřbitově v Limmeridge - Anna Katerik omývá bílý mramorový pomník na hrobě paní Fairleyové. V rozhovoru s Walterem (a o den dříve v anonymním dopisu Lauře, který ji velmi vyděsil), Anna varuje Lauru před jejím sňatkem se sirem Percivalem Glideem, který se jí zdá ztělesněním zla. Navíc se ukázalo, že to byl on, kdo uvěznil Annu v blázinci. S rozloučenou s Laurou se sklíčený Walter vrací do Londýna a pak odchází na dlouhou, nebezpečnou archeologickou výpravu do Střední Ameriky.
Marian nutí Lauru, snoubenec, který přišel do Limmeridge, aby vysvětlil Anna, a předložil dopis paní Katerikové, matce Anně, jako důkaz, že jednala se svým souhlasem a ve prospěch své dcery. Až do poslední chvíle, Marian a Laura doufají, že něco bude bránit svatbě, ale zázrak se nestane. Percival Glide a Laura Fairley jsou manželé v kostele Limmeridge a na líbánky do Itálie. O šest měsíců později se vracejí do Anglie a usazují se v Blackwater Parku, Glideově panství a přichází Marian Golcombe. Spolu s párem Glide přijíždí z Itálie další manželský pár - hraběnka a hraběnka Fosco. Hraběnka Fosco, teta Laury, kdysi absurdní a domýšlivá, se nyní věnuje svému manželovi svou duší a tělem, z čehož doslova nebere její oči, jako by hypnotizovala, zachytila každé jeho slovo a neustále mu kroutila malé pachitos. Hrabě Fosco je extrémně tlustý, vždy zdvořilý, velmi přátelský, neustále věnuje pozornost své manželce, miluje bílé myši, které s sebou nosí ve velké kleci. Ale v něm je cítit mimořádná síla ducha („pokud by se namísto ženy oženil se tigrem, tygr by také zkrotil,“ poznamenává Marian).
V blízkosti Blackwater Parku se Laura setká s Annou Katerik a ona ji opět varuje, radí jí, aby nedůvěřovala svému manželovi a nebojila se ho. A sir Percival, zoufalý po penězích, chce přimět Lauru, aby podepsala nějaké papíry bez přečtení. Laura odmítá. Manžel jí hrozí, ale hrabě Fosco dokáže situaci zmírnit. Groomův lesk a kouzlo sira Percivala už dávno zmizely, je hrubý vůči své manželce, zesměšňuje se a vícekrát jí vyčítá její vášeň pro učitele-umělce (Percival uhodl tajemství Laury). Hrabě a jeho manželka ve všech ohledech brání Marianovi, aby se pokusil kontaktovat rodinného právníka Fairley. Opakovaně zachycovali dopisy (jednou dokonce dali lektvar nějaké dívce, která měla poslat dopis po příjezdu do Londýna). Marian má podezření na spiknutí proti Lauře a, aby se etablovala ve svých předpokladech, odposlouchává rozhovor mezi Percival Glide a hrabě Fosco. Spiknutí existuje, ale Marian tomu nemůže odolat - odposloucháváním při nočním rozhovoru zachytí nachlazení a stane se vážně nemocným. Za použití Marianovy choroby je v souladu s plánem hraběte Fosca přemístěna do odlehlé části hradu, Laura je informována, že odešla, a jsou podvedeni, aby ji podváděli, aby ji navštívili strýce, panu Fairley. Ale v Londýně je Laura pod jménem Anna Katerik umístěna v blázinci, kde bývala skutečná Anna, a zároveň imaginární dáma Glide, která se tam objevila, umírala v londýnském domě její tety. Teď mezi Percival Glide a bohatstvím jeho manželky nic nestojí.
Po zotavení se Marian snaží zjistit, co se stalo. Podařilo se jí najít a pomocí úplatkářství osvobodit Lauru - zlomenou, ponechanou bez jména a bohatství. Walter se vrací z expedice. Když přijel uklonit se do Laurova hrobu, setkal se s Marianem a se změnou, strašně podobnou Anna Katerik Laura. Walter si pronajímá byt, ve kterém žijí všichni tři, a spolu s Marínou pomáhají Lauře postupně se zotavovat. Walter se rozhodne dát Lauře její jméno zpět. Když si Walter uvědomil, že sir Percival Glide schovává Annu Katerik v blázinci, protože se bál odhalení, Walter začne zjistit, která z nich. Navštěvuje Aninu matku, paní Katerik. Rozhodně odmítá pomoci Hartrightovi přivést Percival Glide k čisté vodě, zatímco Glide nepochybně nenávidí a bude ráda, pokud se mu Walter podaří s ním vyrovnat účty. Z rozhovorů s paní Katherickovou, matkou Annou, s úředníkem kostela Old Wellingham, panem Wansboroughem, který měl kopii knihy metrik církve, Walter chápe, že manželství Glideových rodičů nebylo zaregistrováno, a proto nemá nárok na titul ani na hospodářství. Najednou Glide získala přístup k sakristii a příležitost k falešnému záznamu díky paní Katerikové, ale když její manžel měl podezření na milostný poměr mezi nimi, Glide tento předpoklad nevyvrátila, protože se obávala odhalit skutečný důvod svých setkání s ní. Následně opakovaně pomáhal paní Katerikové s penězi. Nenávist vůči Anně a strach z ní byly způsobeny skutečností, že se dívka odvážila opakovat po matce, že zná tajemství Glide. Stačilo, aby ubohá dívka skončila v blázinci a její projevy - ať už řekla cokoli - nemohly být považovány za důkazy. Když Percival Glide vycítil nebezpečí, snaží se vší silou zabránit tomu, aby Walter dosáhl pravdy, a poté, aniž by věděl o existenci duplikátu, se rozhodne vypálit knihu záznamů, ale sám se vypálil při církevním požáru.
Hrabě Fosco uniká pronásledování. Náhodou, v divadle, Walter vidí počet a všimne si jeho očividného strachu na dohled od svého přítele profesora Peskiho, který nepoznává počet (nicméně mohl změnit svůj vzhled a roky to udělal). Je zřejmé, že Walter chápe, že hrabě Fosco byl členem stejné tajné společnosti jako Sand. Strach z hraběte může být vysvětlen jeho apostazí, zradou zájmů bratrství a očekáváním bezprostředního odvetného opatření. Walter je nucen uchýlit se k pomoci Sands. Zanechává profesorovi zapečetěnou obálku s dopisem, ve kterém odhalí počet a požádá ho, aby ho potrestal, pokud se Walter nevrátí ve stanovenou hodinu následujícího dne. Při dodržení těchto opatření přijde Walter Hartwright k hraběti Foscovi a přinutí ho napsat příběh o podvodech, kterých se dopustil a Glide. Hrabě, s jeho přirozenou spokojeností, píše nadšeně, utrácí téměř celou noc na této lekci a hraběnka se připravuje na její unáhlený odjezd, objevuje se čas od času a ukazuje Walterovi svou nenávist vůči němu.
Na základě nesrovnalostí v datech: před zasláním dopisu Fredericka Fairleye byl vydán úmrtní list, který obsahoval pozvání k návštěvě její neteře, Walterovi se podařilo prokázat, že Laura žije, a místo toho je pohřbena Anna Katerik. Nápis na pomníku je nyní změněn. Anna Katerik, bílá žena, po smrti našla to, po čem toužila: spočívá vedle paní Fairleyové, kterou tolik milovala.
Laura a Walter se vdávají. Jejich život se postupně zlepšuje. Walter hodně pracuje. Když se ocitl po nějaké době podnikání v Paříži, vidí mrtvolu hraběte Fosca chycenou ze Seiny. Na těle nejsou žádné známky násilí, s výjimkou dvou nožových řezů na ruce, které zakrývají stigma - známka tajné společnosti o velikosti malé mince (Sands má stejnou značku na ruce). Když se Walter vrací do Londýna, nenajde doma ani Lauru a jejího šestiměsíčního syna, ani Marian. Je mu dána poznámka od jeho manželky, která se ho okamžitě a bez obav o příchod do Limmeridge ptá. Tam se s ním potkávají nadšená Laura a Marian a po smrti strýce převzal Laura rodinný statek. A dítě Walter, mladý dědic Limmeridge, který Marian drží v náručí, lze nyní považovat za jednoho z nejštědřejších majitelů půdy v Anglii.
