Главный шокирующий сюжетный поворот делит фильм на две части: выясняется, что Лора Хант жива. В середине расследования, когда детектив Макферсон остается один в ее квартире и засыпает, Лора внезапно возвращается с загородного отдыха. Становится ясно, что убитая девушка с обезображенным выстрелом из дробовика лицом — это Дайан Редферн, модель из агентства Лоры, которую Шелби Карпентер тайно привел в квартиру для свидания.
С возвращением Лоры динамика картины радикально меняется. Макферсон сталкивается с живой женщиной, которая разрушает его идеализированные фантазии. Лора из жертвы превращается в главную подозреваемую в убийстве Дайан, и детективу приходится бороться между профессиональным долгом и вспыхнувшими чувствами.
Финальный твист раскрывает, что настоящим убийцей является Уолдо Лайдекер. Узнав о скорой свадьбе Лоры и Шелби, он решил убить ее по принципу «если ты не достанешься мне, то не достанешься никому». Он выстрелил из дробовика в девушку, открывшую дверь (Дайан), перепутав ее с Лорой в темноте. Орудие убийства он гениально спрятал в антикварных напольных часах в квартире Лоры — точной копии своих собственных. В кульминации Уолдо пытается завершить начатое и убить настоящую Лору, но Макферсон успевает вовремя. Лайдекер умирает от пуль полиции, произнося последние слова любви к своему навсегда ускользнувшему «творению».