Estamos en la última década del siglo XIX. Hester Appleyard, una hermosa y misteriosa viuda, llega a Macedon, Australia. Compra en efectivo una enorme mansión aislada en el monte donde establece una escuela para señoritas. Seis años después, el Appleyard College es todo un éxito. Se trata de un bastión de la Inglaterra victoriana, gobernado con mano de hierro por su enigmática directora. Pero algo atormenta a Hester: ¿es el bosque, peligroso e indómito o es su propio pasado?
El Appleyard College tiene tres alumnas estrella: la sofisticada Irma, una heredera de Rothschild; Marion, hija de un juez del tribunal superior de Justicia y la rebelde Miranda, una joven que creció con sus cuatro hermanos en una granja. Su amistad trasciende las luchas sociales y políticas de la época y desafía las normas de la sociedad.
En el día de San Valentín, las chicas consiguen convencer a la señora Appleyard para que permita una visita a uno de los destinos más bellos de la zona: Hanging Rock. Irán todas menos la joven y huérfana Sara, que es castigada por Hester. Las niñas y las institutrices de Appleyard van de picnic a Hanging Rock. Y allí, en el extraño y melancólico paisaje, sucede algo impensable...
Las tres alumnas más populares y una institutriz han desaparecido. Liderados por el sargento Bumpher, los hombres del lugar buscan a las mujeres desaparecidas. Y no hay ni rastro de ellas. Ante este misterioso suceso, los lugareños empiezan a hacer sus propias conjeturas. ¿Ha sucedido algo sobrenatural a las jóvenes? La última persona en ver a las chicas en la roca ha sido el joven aristócrata inglés Michael Fitzhubert, recientemente incorporado a la comunidad. Al ver a Miranda caminando hacia la roca, se quedó fascinado.
Hester cree que la joven Sara sabe algo sobre estas desapariciones. Pero la lealtad de Sara hacia Miranda está fuera de toda duda. Además, dos extraños jinetes fueron vistos en el campo, cerca del lugar en que se celebró el picnic. ¿Son quizás hombres del pasado de Hester que buscan su mal? ¿Cuál es el misterioso secreto de esta institutriz?
Irma ha regresado ilesa. Mientras se recupera de su experiencia, asegura no recordar nada sobre lo que sucedió. No sabe dónde están las otras chicas desaparecidas y se refugia en los sueños de un posible futuro con su salvador Mike, el apuesto noble del que se enamoró a primera vista la tarde de la fatídica excursión.
Mike rechaza románticamente a Irma y los eventos se precipitan. Con el corazón roto, Irma regresa a la institución y es interrogada por la directora. Rodeada por una multitud histérica de estudiantes, todas quieren saber qué pasó en Hanging Rock. Irma no revela nada y decide irse a Melbourne para coger un barco que la lleve al viejo mundo, llevándose consigo todos sus secretos. Pero antes de irse hace una última confesión a la institutriz francesa, la señorita de Poitiers. ¿De qué se trata?
Hester lleva a las chicas a la iglesia, como una muestra de normalidad. Pero deja en el colegio a Sara como castigo por su desafío constante a las normas. Allí se presenta un intruso, el joven soldado que intentó violar a Miranda. Sara coge el revólver de la directora y le dispara. El sargento está confuso. ¿Por qué una dama inglesa de clase alta posee la pistola de un bandido? Sara intenta advertirle de que la Sra. Hester Appleyard no es lo que parece.
Mientras, los rumores de la desaparición se extienden y continúan alterando el orden. Los padres de las alumnas solicitan sacarlas del colegio. Dos de las desaparecidas, la alumna Marion y la profesora Greta McCraw escondían un secreto y Sara trata de huir tras usar la pistola contra el soldado.
La culpa invade a la institutriz francesa Mademoiselle Diane de Poitiers: estaba a cargo de las chicas durante el picnic en Hanging Rock. Además, en el colegio cada vez se están marchando más estudiantes, mientras que los rumores de un misterio no resuelto continúan propagándose. De Poitiers descubre que Sara ha desaparecido y teme por el bienestar de la niña.
Esa noche, la Sra. Appleyard vaga bebida y atormentada por los pasillos de la escuela. En su delirio, vuelve a sus días en el orfanato y a la pérdida de Arthur, su marido. Su oscuro pasado y los acontecimientos recientes se están apoderando de ella. A la mañana siguiente, la directora despide a Mademoiselle y al resto del personal.
A través de un flashback, se descubre que las chicas planearon hacer una promesa en Hanging Rock, pero la única revelación que Irma comparte es su determinación colectiva de "no rendirse nunca". ¿A qué se refiere?
Regresamos a las navidades antes del picnic, cuando Miranda invita a Sara a pasar las vacaciones en la hacienda de su familia. Esos días, Sara se siente la persona más feliz del mundo y Miranda está furiosa porque no quiere ni pensar en el regreso a la escuela.
De vuelta al presente, Hester se ha vuelto cada vez más paranoica. Cuando Mademoiselle llega para presentar el caso de Sara al inspector Bumpher, el tutor de la niña, Cosgrove, confirma que la Sra. Appleyard les ha mentido a todos. ¿Cuál es su terrible secreto?
En el colegio, la Sra. Appleyard está empaquetando sus cosas y preparándose para huir. Recuerda su última noche en Londres, después de haber dejado a Arthur herido de bala. Sus recuerdos son interrumpidos por el jardinero Whitehead. Notablemente asustado, la lleva a un lugar donde ha descubierto algo horrible. Hester, desesperada, viaja de nuevo a Hanging Rock, esta vez sola, en buscar de respuestas.