در سال 1899 در پاریس شاعر فقیر و جوان اسکاتلندی به اسم «کریستین» (اوان مک گرگور) زندگی می کند. او پس از مدتی به یک کلوب پنهانی به اسم «مولن روژ» در محله بدنام «مونت مارتی» که فعالیتهای زیر زمینی در زمینه هایی چون مواد مخدر دارند می پیوندد. او ناگهان خودش را گرفتار یک رابطه عاشقانه حزن انگیز و آتشین با گرانترین ستاره گروه (نیکول کیدمن) که مشهورترین فاحشه شهر نیز می باشد می بیند...

داستان فیلم در سال 1970 اتفاق می‌افتد. یک کارآگاه در شهر لس آنجلس بنام «لری اسپورتلو» در مورد ناپدید شدن دوست دختر سابقش تحقیق می کند…