Dorian Gray (Ben Barnes) adalah seorang pemuda yang masih lugu dan baru saja diwarisi kekayaan yang cukup melimpah dari kakeknya, Lord Kelso (Jeff Lipman). Dorian kemudian tiba di London dan bertemu dengan senrang pelukis bernama Basil Hallward (Ben Chaplin), yang terpesona pada ketampanan Dorian dan kemudian menuangkan keindahan itu diatas kanvas. Basil kemudian memperkenalkan Dorian kepada temannya, Lord Henry Wotton (Colin Firth), seorang pria karismatik yang segera mengenalkan Dorian terhadap budaya hedonisme di kalangan masyarakat kota. Saat melihat hasil lukisan Basil, Dorian terpesona pada ketampanannya sendiri dan membuat janji sembrono; dengan mengatakan bahwa ia akan memberikan apa pun, bahkan jiwanya, untuk bisa tetap muda dan tampan seperti dalam lukisannya.
Dorian lalu bertemu dan jatuh cinta dengan seorang aktris teater bernama Sybil Vane (Rachel Hurd-Wood), hingga beberapa minggu kemudian dia memutuskan untuk menikahinya. Namun setelah Henry mengatakan bahwa memiliki anak adalah akhir dari segalanya, Dorian menjadi terpengaruh dan memutuskan untuk menjadikan wanita itu sebagai pelacurnya, yang menghancurkan hati Sybil. Setelah mereka berdua bertengkar dan Dorian pun meninggalkannya, Sybil melakukan bunuh diri dengan menenggelamkan dirinya. Di hari berikutnya, Dorian belajar dari kakak Sybil bernama Jim Vane (Johnny Harris), yang mengatakan bahwa sebelum mati Sybil mengandung anak Dorian. Jim kemudian mencoba untuk membunuh Dorian sebelum dia dapat ditahan dan dibawa oleh pihak berwenang. Awalnya Dorian menyesali apa yang telah ia lakukan, namun bujukan Henry ternyata lebih kuat dan dia pun segera melupakan Sybil.
Ketika Dorian melihat lukisannya yang dibuat oleh Basil, dia menyadari bahwa janji yang sebelumnya ia katakan telah menjadi kenyataan; lukisan itu berubah bentuk dan bertambah tua, dan kini setiap dia berbuat dosa, lukisan itu akan berubah bentuk menjadi cacat, sementara Dorian sendiri tetap awet muda selamanya seperti yang ia inginkan. Ketika Basil memaksanya untuk memamerkan lukisan tersebut, Dorian yang harus menjaga rahasianya terpaksa membunuhnya secara brutal. Setelah meninggalkan London untuk melakukan perjalanan selama bertahun-tahun, Dorian kembali lagi di mana selama pesta kedatangannya, para tamu terkejut ketika melihat bahwa dia masih tetap muda. Dorian kemudian menjadi dekat dengan putri Henry bernama Emily (Rebecca Hall), meskipun sebenarnya Henry tidak suka karena gaya hidup Dorian dan penampilannya yang tidak alami.
Meskipun Dorian sebenarnya mencintai Emily dan ingin mengubah cara hidupnya, hal-hal rumit pun akhirnya terjadi ketika ia kembali bertemu Jim. Jim yang masih berusaha untuk membalas dendam atas kematian adiknya, hanya untuk terbunuh oleh kereta api selama pengejaran di bawah tanah kota London. Dorian akhirnya berencana untuk meninggalkan London bersama Emily, sementara Henry di ruang kerjanya menemukan foto-foto lama yang mengingatkannya ketika ia menggoda Dorian; yang berurusan dengan setan untuk bisa tetap muda dan tampan secara abadi dengan menjual jiwanya. Hal ini juga yang mendorong dirinya untuk pergi dan melihat lukisan tersebut di rumah Dorian yang menurutnya memegang misteri bagi Dorian yang tetap awet muda.
Selama terlibat konfrontasi dengan Dorian, Henry dapat membuatnya pingsan ketika ia mencoba untuk membunuhnya. Henry kemudian melempar sebuah obor di lukisan, yang secara otomatis menyebabkan Dorian terbakar. Henry kemudian menguncinya untuk memastikan Dorian dan lukisannya hancur, sebelum Emily tiba dan meminta Dorian untuk menyerahkan kuncinya untuk membebaskannya. Setelah Dorian melihat dan menyadari bahwa dia benar-benar mencintainya, Henry menyeret putrinya keluar dari rumah. Melihat semua itu, Dorian akhirnya memutuskan untuk mengakhiri semuanya; menusuk lukisannya sebelum tubuhnya membusuk dan ledakan api yang melahapnya.
Beberapa bulan kemudian, dengan mengalami luka ledakan dan setelah mencoba untuk berdamai dengan Emily, Henry menuju loteng di mana dia menyimpan lukisan Dorian yang sekarang kembali menjadi muda.
