Nymphomaniac è la folle storia di Joe (Charlotte Gainsbourg), una ninfomane, come lei stessa si autoproclama, raccontata attraverso la sua voce, dalla nascita fino all'età di 50 anni. Una fredda sera d'inverno il vecchio e affascinante scapolo, Seligman (Stellan Skarsgård), trova Joe in un vicolo dopo che è stata picchiata. La porta a casa dove cura le sue ferite e le chiede di raccontargli la sua storia. L'ascolta assorto mentre lei narra, nel corso dei successivi 8 capitoli, la storia della sua vita, piena di incontri e di avvenimenti.