L’histoire se situe en Australie au début du siècle. Par une journée paisible et ensoleillée, les jeunes filles d'un pensionnat huppé partent pique-niquer sous la surveillance d'une partie de leurs professeurs. Durant l'après-midi, Miranda, Irma, Maria et Edith, comme mues par une volonté supérieure, s'éloignent du groupe et entreprennent d'escalader Hanging Rock, formation volcanique qui jouit d'une sinistre réputation. Ces trois jeunes pensionnaires et leur professeur de mathématiques vont disparaître comme par magie. Des fouilles organisées par les autorités ont lieu, en vain. Un jeune anglais décide de mener sa propre enquête.