Charles est assureur, il a quarante ans et mène une existence bourgeoise avec son fils et sa femme Hélène. A trente ans, Hélène est une belle femme qui ne travaille pas et semble s'ennuyer dans leur superbe villa. Bref, une vie de couple tranquille presque sans nuages. Un jour, Charles commence à avoir des doutes sur la fidélité de son épouse et engage un détective privé.
Selon une construction virtuose dont Claude Chabrol a le secret, La Femme infidèle offre une étonnante peinture des comportements bourgeois, à travers le regard de Charles (Michel Bouquet) dans la première partie du film, puis en se concentrant sur le personnage d'Hélène (Stéphane Audran) dans la seconde partie, à partir du moment ou l'infidélité est avérée. Chabrol accomplit de nouveau une de ses performances préférées : pointer du doigt la fausse harmonie de la famille bourgeoise par la force de sa mise en scène, en créant une sensation de séparation radicale entre les deux époux « modèles » tout au long du film, accentuée par une remarquable interprétation.