Duas misteriosas mulheres procuram refúgio numa estância balnear decadente. Clara (Gemma Arterton) conhece o solitário Noel, que as acolhe em Byzantium, a sua pensão deserta. Eleanor (Saoirse Ronan) trava amizade com Frank e conta-lhe o segredo mortal de ambas: nasceram há 200 anos e sobrevivem alimentando-se de sangue humano.