Рассказчик представляет факты необычного дела своего друга Эрнеста Вальдемара, которые вызвали общественное обсуждение. Он интересуется месмеризмом, псевдонаукой, включающей приведение пациента в гипнагогическое состояние под влиянием животного магнетизма, процесс, который позже перерос в гипноз. Рассказчик указывает на то, что, насколько ему известно, никто никогда не был загипнотизирован в момент смерти, и ему любопытно посмотреть, какие эффекты месмеризм окажет на умирающего. Он подумывает об экспериментах над Вальдемаром, писателем, которого он ранее загипнотизировал, и которому недавно был поставлен диагноз туберкулез.
Вальдемар соглашается на эксперимент и письмом сообщает рассказчику, что его врачи ожидают, что он умрет к полуночи следующего вечера. Два врача Вальдемара сообщают рассказчику о плохом состоянии своего пациента. После повторного подтверждения того, что Вальдемар готов принять участие в эксперименте, рассказчик возвращается следующей ночью с двумя медсестрами и студентом-медиком в качестве свидетелей. Опять же, Вальдемар настаивает на том, что готов принять участие, и просит рассказчика поторопиться, опасаясь, что он «слишком долго откладывал это». Когда два врача возвращаются и выступают в качестве дополнительных свидетелей, то уже Вальдемар загипнотизирован. Находясь в трансе, он сначала сообщает, что умирает, а затем - что он мертв. Рассказчик оставляет его в гипнотическом состоянии на семь месяцев, ежедневно проверяя его с помощью врачей и друзей. В это время Вальдемар не имеет пульса, сердцебиения и дыхания, его кожа холодная и бледная.
Наконец, рассказчик пытается разбудить Вальдемара, задавая вопросы, на которые трудно ответить, поскольку голос Вальдемара исходит из его горла и свисающего языка, в то время как его губы и челюсти не шевелятся. В промежутках между трансом и бодрствованием Вальдемар умоляет рассказчика быстро уложить его обратно в сон или разбудить. Пока Вальдемар кричит: «Говорят вам, что я мертв!», рассказчик начинает выводить его из транса, но все его тело немедленно превращается в «полужидкая, отвратительная, гниющая масса».