Действия художественного фильма «Девушка из Дании», основанные на реальных событиях, происходят в 1926 году в Копенгагене. В центре сюжета — жизнь творческой супружеской пары художников Эйнара и Герды Вегенер. Пока полотна мужа, художника-пейзажиста, завоевывают популярность среди датской богемы, полная гордости за успехи Эйнара, иллюстратор и художница Герда занимается развитием своего творчества. Однажды, ради забавы, Герда просит застенчивого Эйнара позировать для ее картины в образе женщины. Эйнар делает макияж и надевает женскую одежду и с ужасом осознает, что ему все это очень нравится.
Вместе с Гердой Эйнар отправляется на светское мероприятие, но в облике очаровательной девушки Лили. Именно в этот момент он начинает чувствовать себя совершенно другим человеком, что побуждает его кардинально изменить жизнь и начать свое существование в женском облике под именем Лили Эльбе. Однако этим Эйнар не ограничился: он всерьез отважился на операцию по смене пола, что привело к сложным и драматическим отношениям с любимой Гердой.