El narrador, llamado P…, describe el interés creciente en el mesmerismo, una pseudociencia consistente en imbuir al paciente en un estado hipnótico mediante la influencia del magnetismo (el mesmerismo evolucionaría más adelante en la hipnosis). Señala que, hasta donde él sabe, nadie ha mesmerizado a un voluntario en el umbral de su muerte, y tiene curiosidad por conocer sus efectos en un moribundo. Su amigo Valdemar, enfermo terminal de tuberculosis, consiente en realizar el experimento. Mientras Valdemar cae en trance, afirma primero que está muriendo, luego que está muerto. P… le deja en un estado mesmérico durante siete meses, durante los cuales carece de pulso y respiración perceptible, y su piel se aprecia pálida y fría. P… finalmente trata de despertarlo, y en el transcurso de la operación todo el cuerpo de Valdemar degenera instantáneamente, según el relato, en «una masa casi líquida de odiosa y repugnante descomposición».