Lấy bối cảnh nước Mỹ trong thập niên 1950, khi xã hội vẫn còn mang nặng định kiến với người đồng tính, Carol kể lại mối tình giữa cô gái trẻ Therese Belivet (Rooney Mara) và người phụ nữ tuổi trung niên Carol Aird (Cate Blanchett).
 
Đó là hai số phận hoàn toàn khác biệt: Therese trẻ trung, ngây thơ đến mức vô phương hướng, Carol già dặn, từng trải đến mức lạnh lùng. Therese nghèo khó nhưng yêu nhiếp ảnh, ưa sáng tạo, Carol thượng lưu nhưng buồn chán với cuộc sống thừa mứa tiền bạc, thiếu thốn tình yêu. Nhưng ở một khía cạnh khác, đó lại là hai trái tim đồng điệu trong nỗi cô đơn. Họ cô đơn vì cuộc sống thiếu vắng tình yêu, cô đơn vì những xúc cảm rất tự nhiên nhưng không thể bộc lộ...