Als die in der Arbeiterstadt lebende Maria (
Brigitte Helm) mit einer Gruppe von Kindern zufällig in der paradiesischen Oberstadt auftaucht, verliebt sich Freder in die sanftmütige Schöne. Er möchte ihre Welt kennen lernen, begleitet sie und erlebt die unterirdische Maschinerie als "Moloch". Entsetzt berichtet Freder seinem Vater von den unmenschlichen Lebens- und Arbeitsbedingungen in der Unterstadt. Doch Joh Fredersen zeigt sich davon unbeeindruckt – im Gegenteil: Er sieht seinen Sohn ab sofort als Abtrünnigen und engagiert einen skrupellosen Handlanger, den "Schmalen" (
Fritz Rasp), der Freder beschatten soll.
Eine Arbeiterrevolte scheint sich anzubahnen – deshalb konsultiert Joh Fredersen den Erfinder Rotwang (
Rudolf Klein-Rogge), seinen einstigen Rivalen um die Gunst der schönen Hel, die dann Joh geheiratet hat und bei der Geburt Freders gestorben ist. Rotwang zeigt Joh seine geheime Schöpfung: einen Roboter, mit dem er sich einen Doppelgänger der geliebten Hel erschaffen will. Joh Fredersen schmiedet einen Plan: Die Maschinenfrau soll an die Stelle der charismatischen Arbeiterführerin Maria treten, um so die Arbeitermassen zu manipulieren. Zum Schein willigt Rotwang ein – in Wahrheit erkennt er seine Chance, sich an Joh Fredersen zu rächen: Rotwang will die falsche Maria einsetzen, um die Stadt und Fredersens Sohn zu vernichten.
Rotwang entführt Maria und überträgt ihre Gestalt auf den Maschinenmenschen, eine rücksichtslose Agitatorin und laszive Verführerin zugleich. Die falsche Maria erschüttert Freders Liebe und setzt die Arbeiterrevolte in Gang. Die Herzmaschine wird zerstört, der Unterstadt droht die Überflutung. Freder und die echte Maria finden im furiosen Finale wieder zueinander. Gemeinsam rettet das Paar die Kinder aus den Wasserfluten. Der Zorn der Menge richtet sich nun gegen die Maschinenfrau, die auf dem Scheiterhaufen verbrannt wird. Auch der intrigante Erfinder stirbt im Kampf. Herrscher Joh Fredersen und Werkmeister Groth (
Heinrich George) besiegeln die Versöhnung mit einem Händedruck: "Mittler zwischen Hirn und Händen muss das Herz sein."...