La principessa Odette sta cogliendo dei fiori sulla sponda di un lago, quando viene avvolta da due gigantesche ali scure: il mago Rothbart l’ha catturata e trasformata in un cigno.
Nel giardino reale, si festeggia il compleanno del principe Siegfried. Dopo l’omaggio di alcune contadine, giunge la Regina Madre, la quale dona al figlio una balestra e lo invita a scegliere la propria sposa fra le giovani che parteciperanno al gran ballo dell’indomani. Le danze (allietate anche dagli scherzi di un giullare) continuano, ma, quando Siegfried scorge in cielo uno stormo di candidi cigni, decide di abbandonare la festa per dare loro la caccia.
Siegfred raggiunge il lago illuminato dalla luna e punta la balestra sul cigno più bello (Odette), che indossa una corona. Improvvisamente, l’intero stormo si tramuta in un gruppo di fanciulle. Il principe assiste anche alla comparsa del temibile Rothbart e, quando il mago si allontana, Odette svela a Siegfred la natura del maleficio: di giorno le ragazze sono condannare ad assumere la forma di cigno e, solo a mezzanotte, presso il lago, possono tornare umane. L’unico modo per spezzare l’incantesimo è un giuramento d’amore eterno, pronunciato da un uomo sincero che mai abbia donato il proprio cuore ad altre donne. Il principe promette fedeltà a Odette e la invita al ballo, per chiederla in sposa davanti all’intera corte. Sorge il sole e, mentre le ragazze riprendono l’aspetto di cigni, Siegfred si allontana con una piuma dell’amata. Non ha però fatto i conti con Rothbart.
Nella sala da ballo del castello, Siegfried danza con le varie pretendenti, ma rifiuta di sceglierne una, fino a quando giungono un misterioso cavaliere e una fanciulla vestita di nero: sono Rothbart e sua figlia Odile, che il padre ha reso identica a Odette. Sedotto dal fascino diabolico di Odile, il principe finisce per presentarla alla Regina Madre come sua futura sposa. Esultante, Rothbart mostra a Siegfried l’immagine di Odette morente e fugge con Odile. Disperato, il principe corre verso il lago.
Sulla riva del lago, Odette (condannata a morte dal tradimento del principe) piange insieme alle proprie compagne. Vi sono due possibili finali: in quello tragico, Siegfried implora e ottiene il perdono della fanciulla, ma Rothbart scatena una tempesta e le acque sommergono i due innamorati, unendoli per sempre nella morte. Quando la bufera si placa, lo stormo dei cigni si alza in volo. Nella versione con lieto fine, Siegfried lotta contro Rothbart e riesce a sconfiggerlo, liberando così dalla maledizione tutte le ragazze-cigno. I due innamorati possono finalmente sposarsi.