הסרט עוסק בתחרות בין שני קוסמים יריבים בתחילת המאה ה-20. העלילה מוצגת על ידי שני סיפורי מסגרת - האחד בו הקוסם אלפרד בורדן (כריסטיאן בייל) מואשם ברציחתו של יריבו הקוסם רוברט אנג'יר (יו ג'קמן) ועומד בפני עונש מוות, והשני מתאר את אנג'יר מנסה להתחקות אחר יומנו של בורדן, אשר אמור לחשוף את סודותיו.
היומן מתאר את תחילת דרכם של בורדן ואנג'יר - כעוזרים במופע הקסמים אותו מנהל ג'ון קאטר (מייקל קיין) לצד אהובתו של אנג'יר - ג'וליה (פייפר פראבו). בורדן וג'וליה מחליטים לנסות ולשנות את מהלך הקסם על מנת להקל על ג'וליה. במסגרת התעלול אנג'יר ובורדן כובלים את ידיה ורגליה של ג'וליה, המורדת לתוך מכל מים גדול ומאחורי פרגוד נחלצת מכבליה. בורדן בוחר בקשר אחר, אשר אמור להחזיק את ג'וליה טוב יותר, אך התעלול נכשל וג'וליה טובעת.
אנג'יר וקאטר מאשימים את בורדן, מפרקים את השותפות ויוצרים מופע משלהם - כאשר אנג'יר בחזית וקאטר משמש כיועץ ומפיק. בורדן יוצא במופע משלו, מתאהב ומתחתן עם שרה (רבקה הול) - בה פגש בקהלו - וחובק עימה בת.
בורדן ואנג'יר הופכים לתחרותיים יותר ויותר ומנסים לחבל זה במופעו של זה ולפגוע אחד בשני. התחרות הופכה קשה עוד יותר כאשר בורדן מעלה תעלול יוצא דופן - "האדם המשוגר" - בו הקהל חוזה בו נעלם מעל הבמה ואז מופיע מיידית מחדש במרחק מספר מטרים. אנג'יר וקאטר שוכרים כפיל לאנג'יר כדי לשחזר את התעלול במופע שלהם, ובמקביל שולחים את אוליביה (סקרלט ג'והנסון), עוזרתו של אנג'יר, לרגל אחר בורדן, אך זו מתאהבת בו ובוגדת באנג'יר. כדי שלא יחשוד ויפגע בה בורדן נותן לה יומן מוצפן כדי שתעבירו לאנג'יר בטענה כי שם הסודות לקסמיו.
בעזרת אוליביה, בורדן מצליח לשכר את הכפיל, לפצוע את אנג'יר ובכך לחסל את מופעו. בתגובה אנג'יר וקאטר חוטפים את סוכנו של בורדן, קוברים אותו בעודו חי ודורשים שבורדן יגלה את המפתח לצופן בו כתב את היומן. בורדן מגלה את הצופן - "טסלה" ומציל את סוכנו ואנג'יר יוצא בעקבות היומן לארצות הברית להפגש עם המדען ניקולה טסלה (דייוויד בואי).
אנג'יר מציע לטסלה סכומי עתק כדי שיבנה לו תעלול דומה לזה של בורדן. זה יוצר בעבורו מכונה, אך נדמה בתחילה שאיננה עובדת. אנג'יר הופך מתוסכל עוד יותר כאשר הוא מסיים לפענח את היומן ומגלה כי היה מדובר בפתיון של בורדן - זיוף מוחלט שמטרתו הייתה להרחיק את אנג'יר מהבמה לזמן מה. בשלב זה נראה כי המדען טסלה לא נתן מעולם תעלול לבורדן ואך ניצל את כספיו של אנג'יר. לבסוף מתברר שטסלה כן בנה מכונה עובדת - אך במקום "לשגר" אדם ממקום למקום היא יוצרת עותק מדויק שלו (לרבות הכרתו) במרחק מה.
אנג'יר חוזר להופיע בסדרת מופעים שבשיאם תעלול "האדם המשוגר" החדש - הוא נכנס למכונה ומפעיל אותה. בעת שהיא יוצרת את הכפיל שלו, הוא משתמש בהסחת דעת כדי ליפול דרך דלת סתרים מתחת לבמה - שם הוא ננעל במכל מים מלא, דומה לזה בו קיפחה את חייה ג'וליה בתחילת העלילה. אנג'יר מת, והכפיל נחשף במרחק מה ובכך נוצרת האשליה כי "שוגר".
בשלב מסוים בורדן מגיע למופע של אנג'יר. בורדן המתוסכל מחליט ללכת אל מאחורי הקלעים כדי לראות את ה"קסם" קורה אך במקום לראות קסם הוא חוזה באנג'יר צונח למכל למותו. בורדן מנסה להצילו, אך לשווא. הוא נתפס ליד גופתו של אנג'יר ומואשם שרצח את אנג'יר, אשר דואג לא להתגלות שוב בציבור.
בורדן נמצא אשם במשפט ונגזר עליו גזר דין מוות. כדי להבטיח את רווחת בתו הוא מוכר את סודותיו לאיש מסתורי בשם "לורד קולדלו". מעט לפני מותו הלורד מבקרו בבית הכלא ובורדן מגלה כי זה לא אחר מאשר אנג'יר, ועתה חזר תחת זהות בדויה לחיק משפחתו האצילה ובעלת הממון.
אנג'יר חושף את זהותו בפני קאטר ומגלה לו את סודו. קאטר נדהם ונגעל ומסייע לסוכנו של בורדן למצוא את אנג'יר בלב המחסן בו אחסן את גופותיו הרבות ממופעיו עם המכונה. הסוכן הורג את אנג'יר ורגע לפני מותו חושף בפניו כי הוא למעשה אחיו התאום של האיש המוצא להורג בגין "רציחתו" של "אנג'יר" - וכי השניים חיו למעשה חיי אחד - לעיתים זה שימש בתור בורדן ולעיתים האחר. כך נוצרו חייו הכפולים של בורדן, כדי שלא להסגיר את תעלול "האיש המשוגר", שהתאפשר למעשה כאשר תאום אחד היה נעלם מהעין ומייד התאום השני, היה מופיע במקום אחר - באותו האופן, האחד אהב את "אשתו של בורדן", שרה והשני את "המאהבת" אוליביה, אך לא לזאת ולא לזאת גילו את סודם. לאחר שאנג'יר מת מבין תאום בורדן הנותר את סודו של יריבו ומתאחד עם בתו.
