매사에 소심하고 소극적인 페이션스 필립스(할리 베리)는 그런 성격 때문에 늘 사람들에게 무시당하고 산다. 화가의 꿈도 포기하고 화장품 회사인 '헤데어 뷰티'의 그래픽 디자이너로 일하는 그녀는 내심 늘 남들에게 당하고만 사는 자신이 못마땅하기만 하다. 페이션스가 다니는 '헤데어 뷰티'사는 '젊음과 아름다움을 위해선 어떤 희생도 기꺼이 지불해야 한다'는 신조를 가진 악덕 사주 조지 헤데어(램버트 윌슨)가 운영하는 대기업. 슈퍼모델인 그의 아내 로렐(샤론 스톤)은 회사의 간판모델로 몇 년째 일하고 있었다. 그러나 남편이 모델로는 너무 늙었다며 22세의 젊은 모델로 교체하려 하자, 복수를 결심한다. 나름대로 평온하던 페이션스의 삶은 뜻하지 않은 사건으로 운명적 변화를 맞게 된다. '헤데어'의 노화방지 화장품에 감춰진 무서운 비밀을 알게 된 것. 비밀이 누설 될 것을 우려한 헤데어는 페이션스를 살해한다. 그러나 그녀는 고양이들의 신비로운 힘에 의해 부활해 힘과 민첩함, 초자연적 감각을 얻게 된다. 선과 악을 함께 지닌 유혹적인 존재 캣우먼으로 다시 태어난 페이션스... 그녀는 더 이상 예전의 평범하고 소심했던 여자가 아니다. 되살아난 페이션스는 복수를 시작하고, 그로 인해 한창 로맨스가 싹트기 시작한 경찰관 톰 론(벤자민 브랫)과의 관계가 복잡하게 꼬인다. 톰이 도시에서 벌어지고 있는 일련의 범죄가 자신이 좋아하는 페이션스와 뭔가 연관이 있다는 심증을 잡고 고민을 하기 시작했기 때문. 한편, 페이션스의 감춰진 야성이 분출되면서 그녀는 본래의 자아와 자신의 또 다른 자아 캣우먼 간의 구분이 점차 모호해져 혼란을 겪는다. 죽음으로 새로운 생명을 얻은 그녀는 이제 더 이상 그 누구에게도 지배되지 않는 존재로 변신해나가는데... 이제 캣우먼의 매력적인 활약이 시작된다!