Uma desilusão amorosa foi um dos motivos para que Eisenheim (Edward Norton) saísse Europa afora para mostrar seus truques de mágica. O tempo passa, ele faz performances cada vez mais surpreendentes e fica conhecido por todo o continente. Certo de que O Ilusionista é um grande impostor, o incrédulo príncipe Leopold decide assistir a uma de suas apresentações.

No palco, ao pedir a ajuda de alguém da platéia, Príncipe Leopold prontamente pede para que sua noiva Sophie (Jessica Biel) seja a cobaia para um truque. Cético e em busca de uma prova contra Eisenheim, ele não imaginava que estaria reunindo dois corações que foram apaixonados no passado. Logo Sophie e o mágico estão vivendo uma paixão secreta. A fim de desmascará-lo, o príncipe coloca o detetive Uhl (Paul Giamatti) em seu encalço, enquanto o mágico prepara seu maior truque de todos os tempos.

A maioria dos truques que o protagonista Edward Norton executou em cena foram treinados com a ajuda de James Freedman. O orçamento de O Ilusionista ficou na casa dos US$ 16 milhões. O filme é o segundo trabalho do diretor Neil Burger.