Сюжетът на „Тайнствена жена” е едновременно драматичен и романтичен, като показва света на главната героиня Еухения Санчес, загадъчен и недостъпен за законния й съпруг Хосе Мануел Валадарес. Обременена от нежелания и изпълнен с насилие брак, Еухения решава да потърси щастие другаде. С течение на времето тя разбира, че изборът й е невъзможен. Макар да осъзнава, че именно красивият и нежен Бернардо е нейната голяма любов, тя не може да се откъсне от семейството на съпруга си и да се отдаде истински на чувствата. Голяма пречка за щастието на двамата влюбени се оказва и майката на съпруга й – Карлота – коварна жена, чиито амбиции за власт и господство ръководят живота на семейството.