Passeggiando una sera Mario (Mastroianni) incontra una ragazza, Natalia (Maria Schell), e se innamora. Natalia ogni sera è li, in attesa dell’amato (Jean Marais) che le ha promesso di tornare. Dopo una serie di vicissitudini Mario trova il coraggio di dichiarare i suoi sentimenti ma viene respinto da Natalia che, successivamente, sembra cambiare idea sui sentimenti di Mario. Una sera, durante una passeggiata, Natalia vede l’amato e, presa dalla contentezza si butta nelle sue braccia. Restato solo, Mario se ne va, sparendo nella notte in compagnia di un cane randagio.
Le notti bianche fu il tentativo di aprire una porta su nuovi paesaggi, la ricerca di nuove strade che non ripercorressero quelle conosciute del neorealismo che il regista sentiva in qualche modo superato. Visconti trova ne Le notti bianche la storia che cercava. Gira il film in teatro (il Teatro 5 di Cinecittà) per uscire da quell’atmosfera e da quel carattere che aveva caratterizzato i suoi precedenti film, trasportando il racconto dostoevskiano in una città italiana non meglio definita ed è proprio in questo “non meglio definito”, in questa città ricreata, sospesa tra sogno e realtà (fondamentale la fotografia di Giuseppe Rotunno che, con questo film, inizia a collaborare con Visconti), che punta tutto.
