Empregando uma estrutura narrativa, Psychopathia Sexualis dramatiza histórias de casos de "desvios sexuais", elaborados a partir dos textos do famoso médico Richard von Krafft Ebing, relatados no século 19. Entre os casos estão o de um homem sexualmente reprimido que descobre um apetite por sangue, um homem homossexual que se submete a um médico que promete 'curar' a sua condição, e um masoquista que contrata duas prostitutas para averiguar o seu desempenho mais peculiar.
No capítulo final, uma mulher que passou sua vida reprimindo seus desejos lésbicos é contratada para ser tutora de uma mulher mais jovem e sexualmente curiosa.
Essas histórias estão unidas pelo fio de um médico ambicioso, que não só estuda os pacientes, mas usa-os como empregados e brinquedos.