Dans la Vienne de l’après-guerre occupée par les quatre puissances alliées, le colonel français Eisenstein a été retrouvé reposant dans les bras d’une statue célébrant l’Union Soviétique, au grand dam de ce pays, qui demande une punition exemplaire. Cette mésaventure est due à l’initiative du docteur Falke, un bon vivant bien connu de la haute société viennoise. Le colonel est mis aux arrêts de rigueur. Entre-temps est arrivé à Vienne le capitaine américain Alfred, qui se réjouit de retrouver Rosalinda, la femme dont il est tombé amoureux à Paris. Mais Rosalinda est désormais mariée au colonel Eisenstein. Espérant profiter de l’absence du colonel, Alfred rejoint Rosalinda le soir dans sa chambre. Mais ils sont surpris tous les deux par le major Frank, venu chercher le colonel, parti en goguette, pour l’emmener en prison. Afin d’éviter que la conduite de Rosalinda ne devienne l’objet d’un scandale, Alfred accepte de prendre la place du colonel. Pendant ce temps, ce dernier, entraîné par le docteur Falke, passe la soirée en galante compagnie dans un bal costumé organisé par le général soviétique Orlowsky. À l’instigation du docteur Falke, Rosalinda rejoint la soirée et, le visage dissimulé par un loup noir, se laisse courtiser par son mari. Le matin venu, le colonel Eisenstein rejoint la prison. Il comprendra plus tard qu’il fut le jouet d’un complot organisé par le docteur Falke et que la séduisante jeune femme à qui il a fait la cour dans la nuit n’était autre que sa propre épouse...