I. Akt

Zwei Männer unterhalten sich auf einer Gartenbank. Der ältere erzählt dem jüngeren, Franzis, dass ihn Geister von Haus und Familie vertrieben hätten. Aus dem Hintergrund nähert sich Jane, Franzis’ Verlobte. Dieser entgegnet, dass er mit dem Mädchen eine weitaus seltsamere Geschichte erlebt habe, die er nun zu erzählen beginnt. Der Film blendet zurück:

In Holstenwall, Franzis’ Geburtsstadt, wird ein Jahrmarkt angekündigt, den Franzis und sein Freund Alan gemeinsam besuchen wollen. Zwischenschnitte zeigen, wie ein alter Mann – Dr. Caligari – durch die Stadt irrt. Er will bei der Stadtverwaltung die Erlaubnis erwirken, auf dem Jahrmarkt einen Somnambulen (Schlafwandler) vorzuführen. Der übel gelaunte Stadtsekretär verärgert Caligari, lässt ihn lange warten und verweist ihn schließlich an einen anderen Beamten. Der erlaubt die Schaustellung.

II. Akt

In der folgenden Nacht wird der Stadtsekretär in seinem Bett erstochen, doch vom Täter fehlt jede Spur.

Die beiden Freunde besuchen indessen das Volksfest und stehen bald vor der Bude (dem „Cabinet“) des Dr. Caligari. Dieser preist marktschreierisch „Cesare, den Somnambulen“ an. Vor den Augen des Publikums wird er aus seiner Todesstarre erwachen! Neugierig geworden betreten Franzis und Alan das „Cabinet des Dr. Caligari“ und erleben, wie der „Somnambule“ erwacht. Da er „die Zukunft kennt“, fragt Alan ihn, wie lange er leben werde. Antwort: „Bis zum Morgengrauen!“ Bedrückt entfernen sich die Freunde. Auf dem Heimweg treffen sie Jane. Franzis und Alan gestehen sich, beide das Mädchen zu lieben, sie aber zwischen ihnen wählen zu lassen. Dies solle jedoch ihrer Freundschaft keinen Abbruch tun.

Nacht. Alan schläft. Da taucht eine schattenhaft erkennbare Gestalt auf und dringt auf den Schlafenden ein. Sie kämpfen, Alan sinkt zurück.

III. Akt

Eine Frau teilt Franzis mit, dass Alan in der Nacht erstochen worden sei. Franzis erinnert sich sofort an die Prophezeiung des Somnambulen. Er verständigt die Wache und berichtet dann Jane und ihrem Vater, Dr. Olsen, von dem unheimlichen Mord. Dieser erwirkt von der Polizei die Ermächtigung, den Cesare zu untersuchen. Dr. Olsen und Franzis eilen zum Wohnwagen Caligaris. Der, sichtlich misstrauisch geworden, empfängt die beiden scheinbar freundlich und lässt die Untersuchung zu. Währenddessen schleicht durch die nachtdunklen Gassen von Holstenwall ein verdächtiger Mann. Er will in ein Haus eindringen, wird aber von Passanten überwältigt. Sie entwinden ihm einen Dolch und schleppen ihn zur Wache. Man ist überzeugt, mit diesem Mann den Doppelmörder bei seinem dritten Mordversuch gefasst zu haben. Dies erfahren Franzis und Dr. Olsen während Cesares Untersuchung, die sie daraufhin abbrechen. Sie verlassen den sichtlich erleichterten Caligari und eilen zur Wache.

IV. Akt

Im Verhör gesteht der Verbrecher, dass er eine alte Frau töten wollte: „… mit einem Stich in die Seite mit ebenso einem Dolch, um den Verdacht auf den geheimnisvollen Mörder zu lenken.“ Jane, durch das lange Ausbleiben des Vaters beunruhigt, sucht ihn bei Caligari. Der lädt sie ein, Cesare zu besichtigen. Entsetzt flieht sie bei dessen Anblick. Die Augen des Somnambulen folgen ihr.

In der Nacht schleicht sich Franzis wieder zu Caligaris Wohnwagen. Durch das Fenster beobachtet er den dösenden Caligari und den in seiner Kiste schlafenden Cesare. Zur gleichen Zeit aber streicht Cesare durch das Städtchen und dringt in Janes Schlafzimmer ein. Schon zückt er den Dolch, doch von der Schönheit des Mädchens überwältigt, lässt er ihn sinken und schleppt sie fort. Ihr Schreien weckt die Hausgenossen. Sie verfolgen den Fliehenden. Sie finden Jane am Wegrand liegend, der Täter entkommt unerkannt. Jane behauptet, Cesare habe sie überfallen, doch Franzis, eben vom Wohnwagen zurückgekehrt, beteuert, das könne nicht sein, da er die ganze Nacht den in der Kiste schlummernden Somnambulen beobachtet habe.

V. Akt

Auf der Wache verdächtigt Franzis den am Vortag inhaftierten Verbrecher, der jedoch weiterhin in seiner Zelle sitzt. Dadurch misstrauisch geworden, verschafft Franzis sich mit Unterstützung der Polizei Zutritt zu Caligaris Wohnwagen, um Cesares Schlafkiste zu untersuchen. Dort findet sich allerdings nur eine Puppe. Schäumend vor Wut flieht Caligari, von Franzis verfolgt, in eine Irrenanstalt. Dort erkundigt sich Franzis nach einem Patienten namens Caligari, der dem dortigen Anstaltspersonal aber unbekannt zu sein scheint, weshalb dieses Franzis an den Direktor verweist.

Entsetzt erkennt Franzis im Anstaltsdirektor den nämlichen Dr. Caligari. Er teilt dies sofort den übrigen Ärzten mit. Während Caligari ahnungslos in seiner Villa schläft, durchsuchen sie mit Franzis das Direktorenzimmer und finden ein altes Werk über Somnambulismus – „Sein Spezialgebiet“, wie einer der Ärzte bemerkt. Es enthält einen Aufsatz mit dem Titel: „Das Cabinet des Dr. Caligari“, dessen Handlung den vergangenen Geschehnissen gleicht: Ein „Mystiker“ des Namens Caligari versetzte im Jahre 1703 kleine Städte Oberitaliens in Panik, indem er einen Somnambulen namens Cesare, vollständig unter seinen Willen gezwungen, zu einer Serie von Morden veranlasst. Durch eine dem Cesare getreu nachgebildete Puppe verstand er es, jeden Verdacht von sich zu lenken.

Außerdem findet man im Büro ein Manuskript: „Mein Tagebuch“. Es beginnt: „Endlich … endlich! Heute meldete man die Einlieferung eines Somnambulen.“ In Rückblende zeigt der Film, wie sich dem Direktor durch diese Einweisung die lang ersehnte Möglichkeit bietet, den „unerbittlichen Drang“ seines Lebens zu erfüllen – das psychiatrische Geheimnis jenes Dr. Caligari zu lösen. Zu ergründen, ob es wahr sei, „dass ein Somnambuler zu Handlungen gezwungen werden kann, die er im wachen Zustand niemals begehen, die er verabscheuen würde …“, sogar zu einem Mord. Die Begeisterung des Direktors artet in zwanghafte Wahnvorstellungen aus: „… ich muss Caligari werden …“

VI. Akt

Noch während Franzis und die Ärzte über das Manuskript grübeln, wird Cesare gefunden und in das Büro des inzwischen zurückgekehrten Direktors getragen. Dieser bricht beim Anblick des Somnambulen zunächst zusammen, bäumt sich dann aber in hemmungsloser Wut auf, wird jedoch überwältigt, in die Zwangsjacke gesteckt und in eine Zelle eingesperrt.

Der Film blendet nun wieder auf die erste Szene des I. Akts vor, die Gartenbank mit Franzis und dem alten Mann. Franzis schließt seine Erzählung mit den Worten: „Und seit dieser Zeit hat der Wahnsinnige die Zelle nicht mehr verlassen.“ Beide stehen auf und gehen ein paar Schritte – der Garten, in dem sie sind, gehört zur Irrenanstalt. Unter all den Irren sieht man Cesare, der eine Blume liebkost. Franzis warnt den alten Mann, sich niemals von Cesare wahrsagen zu lassen, er wäre sonst tot, doch der Alte mustert ihn nur verständnislos und entfernt sich. Franzis erblickt nun die auf einem Thron sitzende Jane und macht ihr einen Heiratsantrag. Doch sie antwortet: „Wir Königinnen dürfen nicht nach unserem Herzen wählen.“ Plötzlich erscheint der Direktor der Anstalt: es ist derselbe wie vorher! Franzis stürzt sich auf ihn: „Er ist Caligari!“ Doch die Pfleger werfen sich auf Franzis, überwältigen den heftig Tobenden und schließen ihn in eine Zelle. Der Film endet mit den Worten des Direktors: „Endlich begreife ich seinen Wahn. Er hält mich für jenen mystischen Dr. Caligari. Und nun kenne ich auch den Weg zu seiner Gesundung.“

ZDF (1983)

Eine erste Restaurierung des Films stammt von 1980. In diesem auf der zweiten Fassung von 1921 basierenden Film wurden nur die Zwischentitel durch die der ersten Fassung von 1920 ersetzt. Diese Schwarzweiß-Version wurde mit einer von Peter Michael Hamel neu komponierten Begleitmusik erstmals am 15. Mai 1983 im ZDF gezeigt.

Bundesarchiv (1984)

1983/84 entstand eine Farbrekonstruktion des Films durch das Filmarchiv des Bundesarchivs (73 min.; Uraufführung am 11. Februar 1984 im Filmforum Düsseldorf). Diese Fassung wurde erstmals mit einer Musik von Giuseppe Becce vom Fernsehsender Radiotelevisione Svizzera am 5. Dezember 1988 sowie am 1. Juni 1994 vom Fernsehsender Arte mit einer neuen Filmmusik von Rainer Viertlböck und Michael Hornstein ausgestrahlt.

Filmmuseum München (1984)

Im Auftrag des Filmmuseums München wurde basierend auf einem Farbnegativ 1984 eine weitere Farbfassung angefertigt. Das Ergebnis war jedoch unbefriedigend, so dass das Filmmuseum diese Fassung nie in Umlauf brachte, sondern nur gelegentlich im Museum zeigte.

Cinémathèque Royale de Belgique (1994)

Die Cinémathèque Royale de Belgique schuf 1994 in Zusammenarbeit mit dem Münchner Filmmuseum ausgehend von viragierten Kopien aus Brüssel und Montevideo zusammen mit den von der Deutschen Kinemathek – Museum für Film und Fernsehen verwahrten Zwischentiteln ein Schwarzweiß-Negativ, das anschließend eingefärbt wurde. Diese Version wurde zur Il Cinema Ritrovato in Bologna aufgeführt.

Murnau-Stiftung (2014)

Auf Grundlage des im Filmarchiv des Bundesarchivs erhaltenen Kameranegativs hat die Friedrich-Wilhelm-Murnau-Stiftung eine digital restaurierte Fassung des Films in einer hochauflösenden 4K-Version geschaffen.

Die digitale Bildrestaurierung führte die L’Immagine Ritrovata – Film Restoration & Conservation in Bologna in den Jahren 2012 und 2013 aus. Der im Kameranegativ fehlende erste Akt wurde mit Hilfe verschiedener Kopien ergänzt. In weiteren 67 Einstellungen wurden fehlende Bilder und Bildsprünge durch Ergänzungen aus verschiedenen zeitgenössischen Verleihkopien aus internationalen Filmarchiven ausgeglichen. Da die deutsche Verleihkopie nicht mehr erhalten ist, erfolgte die Rekonstruktion der originalen Viragierung anhand von zwei lateinamerikanischen Nitrokopien, die als die beiden am frühesten erhaltenen Kopien gelten und sich heute im Filmmuseum Düsseldorf sowie in der Cineteca di Bologna befinden. Vorlage für die Zwischentitel waren die im Kameranegativ enthaltenen Blitztitel sowie eine 16-mm-Kopie von 1935 aus der Deutschen Kinemathek.

Im Auftrag von ZDF und Arte hat der New Yorker Komponist und Multi-Instrumentalist John Zorn eine Filmmusik geschaffen, die er bei der Welterstaufführung der digital restaurierten Fassung am 9. Februar 2014 im Rahmen der 64. Internationalen Filmfestspiele Berlin an der Karl-Schuke-Orgel der Berliner Philharmonie aufführte. Die restaurierte 75 Minuten lange Fassung des Films wurde zusammen mit der live aufgezeichneten Musik am 12. Februar 2014 auf Arte ausgestrahlt. Die Deutsche Film- und Medienbewertung (FBW) in Wiesbaden zeichnete diese Fassung mit dem Prädikat „besonders wertvoll“ aus.

Für das Babylon Orchester Berlin, das Live-Orchester des Berliner Kinos Babylon, entstand anlässlich des hundertjährigen Jubiläums des Originalfilms eine weitere Filmmusik zu der von der Murnau-Stiftung restaurierten Fassung. Der Großteil der Musik wurde von Giuseppe Becce komponiert, das Arrangement stammt von Hans Brandner und Marcelo Falcão.

Neuvertonung durch das Bundesjazzorchester (2021)

Im Jahr 2021 hat der amerikanische Komponist Jeff Beal, der unter anderem die Filmmusik zu Monk und House of Cards komponiert hat, eine Neuvertonung für das Bundesjazzorchester geschaffen. Dies wird im Rahmen des Programms "Klingende Utopien – #2021JLID" als Beitrag zum Themenjahr "#2021JLID – Jüdisches Leben in Deutschland" aufgeführt. Dabei spielt das Bundesjazzorchester live zur Projektion des von der Murnau-Stiftung restaurierten Filmmaterials.