El narrador, llamado P..., describe el interés creciente en el mesmerismo, una pseudociencia consistente en imbuir al paciente en un estado hipnótico mediante la influencia del magnetismo (el mesmerismo evolucionaría más adelante en la hipnosis). Señala que, hasta donde él sabe, nadie ha mesmerizado a un voluntario en el umbral de su muerte, y tiene curiosidad por conocer sus efectos en un moribundo. Su amigo Valdemar, enfermo terminal de tuberculosis, consiente en realizar el experimento. Mientras Valdemar cae en trance, afirma primero que está muriendo, luego que está muerto. P... le deja en un estado mesmérico durante siete meses, durante los cuales carece de pulso y respiración perceptible, y su piel se aprecia pálida y fría. P... finalmente trata de despertarlo, y en el transcurso de la operación todo el cuerpo de Valdemar degenera instantáneamente, según el relato, en «una masa casi líquida de odiosa y repugnante descomposición». Un savant raconte ce qui s'est passé lors d'une expérience magnétique troublante. Voulant faire expérimenter le magnétisme sur un humain à l'article de la mort, il contacte un ami qui est en train de mourir d'une phtisie. Les médecins ne lui laissent qu'un jour et demi avant de mourir. Le savant veut commencer l'expérience tout de suite mais plus personne n'est là pour l'assister. Un ancien ami, étudiant en médecine, passe là par hasard et le savant lui demande de l'aide pour noter toutes les réactions du patient (M.Valdemar). Il commence alors les "passes" pour pouvoir l'endormir. Plusieurs réactions suivent et minuit sonne. Les docteurs, une fois de retour, examinent le patient et concluent qu'il est dans un état de magnétisation parfaite. Le professeur pose alors une question « Dormez-vous Monsieur Valdemar ? » au patient. Il repose cette question plusieurs fois et au bout de la troisième ou quatrième fois Valdemar répond « Oui je dors, laissez-moi mourir ». Puis, M. Valdemar dit au savant qu'il est mort. Le savant laisse alors M. Valdemar dans son état de transe hypnotique pendant sept mois avant de se décider à arrêter l'expérience, vérifiant quotidiennement l'état de Valdemar et convaincu que l'expérience maintient le patient en vie. Le savant fait plusieurs "passes" pour sortir Valdemar de son état et la voix de M. Valdemar s'écrie « Mort ! Mort ! ». Et c'est alors que le corps de Monsieur Valdemar s'émiette, pourrit et se transforme en une dégoûtante masse quasi-liquide, d'une abominable putréfaction.