Una giovane cantante aspetta un referto medico, sicura di essere molto malata. D'un tratto, nella sua vita di ragazza egoista e viziata, s'insinua una nuova emozione che le apre gli occhi: la paura della morte. Il film è un ritratto di Clèo colta nell'ansia dell'attesa. Clèo cammina per le strade del suo quartiere, Montparnasse, e si fa notare. Ma quel giorno nota anche lei parecchie cose, alle quali non aveva badato prima. Si ferma un momento al caffè del Dôme, poi va a trovare, in uno studio di pittura, la sua amica Dorotea, una modella, e insieme fanno delle commissioni. Per caso assistono alla fine di un film e per disgrazia ad un incidente stradale. Le due ragazze si separano; Clèo, di nuovo sola, attraversa il parco di Montsouris. Per la prima volta si lascia avvicinare da un ragazzo: un soldato in licenza. Insieme vanno fino all'ospedale per conoscere l'esito dell'esame radiologico. Clèo vivrà.