In Nymphomaniac wird die selbsterklärte Nymphomanin Joe (Charlotte Gainsbourg) an einem kalten Winterabend von Seligman (Stellan Skarsgård), einem alten Junggesellen, bewusstlos und zusammengeschlagen in einer Seitenstrasse aufgefunden. Er bringt sie in seine Wohnung, betrachtet sich ihre Wunden und versucht zu verstehen, was bei ihr schiefgelaufen sein könnte. Er beschließt, die Fremde in seiner Wohnung gesund zu pflegen. Während des Heilungsprozesses erzählt ihm die 50-jährige Frau in acht Kapiteln aus ihrem reichen Schatz an sexuellen Erfahrungen – und zwar äußerst detailgenau. Dabei beginnt sie in ihrer frühen Kindheit und lässt auch spätere Affären mit Shia LaBeouf oder Jamie Bell nicht aus.