Der uneheliche Jean-Baptiste Grenouille (Ben Whishaw) wird im Jahre 1748 auf dem Pariser Fischmarkt geboren. Seine Mutter (Birgit Minichmayr) versucht vergeblich, das ungewollte Kind im Abfall zu verstecken. Sie wird festgenommen, verurteilt und wegen versuchten Kindesmordes hingerichtet. Jean-Baptiste wächst im Waisenhaus von Madame Gaillard (Sian Thomas) auf.
Im Alter von 13 Jahren beginnt Grenouille in einer Gerberei zu arbeiten. Die Tätigkeit unter seinem wenig rücksichtsvollen Chef Grimal (Sam Douglas) ist hart und gefährlich, aber dennoch entwickelt sich Grenouille zu einem kräftigen jungen Mann. Er entwickelt romantische Gefühle für ein schönes Mirabellen-Mädchen (Karoline Herfurth). Nachdem er jahrelang nur den Gestank der Gerberei gerochen hatte, ist es insbesondere ihr Duft, der es Jean-Baptiste angetan hat. In einem unglücklichen Moment verkennt sie seine Absichten, will schreiend weglaufen, er will sie zurückhalten und erstickt sie dabei...
Grenouille ist jedoch weniger über Tod des Mädchens entsetzt als über den Verlust ihres Duftes. Er verlässt die Gerberei und geht bei dem Parfumeur Baldini (Dustin Hoffman) in die Lehre. Dort lernt er Düfte von Pflanzen und Früchten zu konservieren, muss aber auch erfahren, dass Baldini kein Verfahren zur Destillerung von Essenzen für Düfte von Menschen und Tieren kennt. Aber - so erfährt er - eine Madame Arnulfi (Corinna Harfouch) in der provencalischen Parfüm-Stadt Grasse soll eine solche Methode beherrschen.
Grenouille macht sich auf den Weg nach Grasse und lernt auf der Reise die schöne Kaufmannstochter Laura (Rachel Hurd-Wood) kennen, deren Duft ihn an das Mirabellen-Mädchen erinnert. Und er muss erkennen, dass er selbst nach gar nichts riecht. Er - Grenouille -, der einen so feinen Geruchtssinn hat, hat selbst keinen eignen Duft. Entsetzt über diese Tatsache beschließt Grenouille, sein eigenes, unwiderstehliches Parfüm zu kreieren...
Während Grenouille in Grass von Madame Arnulfi die Kunst der Enfleurage lernt, kommt es in der Gegend zu einer Serie von Morden an jungen, hübschen Mädchen. Lauras Vater, der Kaufmann Richis (Alan Rickman), ist der einzige, der ahnt, wer der wahre Täter ist. Er flieht mit seiner Tochter aus der Stadt, aber Grenouille folgt ihrem Duft und tötet schließlich auch sie. Ihr Geruch war der letzte, der ihm zur Vollendung seines unwiderstehlichen Parfüms noch fehlte.
Grenouille wird überführt, verurteilt und zurück nach Grasse gebracht, wo er hingerichtet werden soll. Aber noch hat Grenouille sein Parfüm bei sich, von dem keiner - auch er nicht - weiß, welche Macht in ihm steckt...