New York in den 1950ern: Therese Belivet (Rooney Mara) arbeitet als Verkäuferin in einem großen Warenhaus und träumt von einem besseren Leben. Dieses besitzt Carol Aird (Cate Blanchett), eine häufige Kundin des Geschäfts, zwar, doch sie ist unglücklich verheiratet mit Harge (Kyle Chandler). Als Carol und Therese sich kennenlernen und ineinander verlieben, keimt die Ahnung von einer glücklicheren Zukunft auf und die beiden Frauen versuchen, entgegen den gesellschaftlichen Schranken und moralischen Normen ihrer Zeit, eine Beziehung aufzubauen.