Dans la campagne du sud de la France, Paul, un hôtelier, épouse la belle Nelly. Le lac voisin attire les touristes ; les affaires marchent, Nelly donne un fils à Paul, qui est parfois fatigué, irritable : les responsabilités, lemprunt à rembourser Mais cest le bonheur, malgré tout.
Jusquau jour où Paul croit surprendre un moment dintimité entre Nelly et le beau Martineau, un voisin garagiste. Il interroge sa femme, qui dissipe le malentendu. Mais une voix intérieure dit à Paul de se méfier. Il surveille Nelly, qui sen amuserait presque si les choses ne prenaient une tournure inquiétante : traques, questions, doutes systématiques. La violence nest pas loin. Tout est source de discussions, les visites de Nelly à sa mère ou à son amie Marilyn, le sac trop cher quelle a acheté, ses tenues provocantes.
Le comble est atteint avec la partie de ski nautique : tandis que Nelly, au comble du bonheur, glisse derrière le hors-bord de Martineau, Paul observe de la berge, et sa fureur redouble quand il voit le couple faire une pause sur une île, loin des regards.
Paul erre comme un fou une partie de la nuit. À lhôtel, le climat se dégrade : cris de Nelly, grossièreté de Paul. Le délire de ce dernier samplifie; Julien le serveur, puis Duhamel, un client âgé et prévenant, tous deviennent des rivaux. Un esclandre de Paul fait fuir la clientèle. Nelly, accablée, reste pourtant auprès de lui. Ils se décident à aller voir leur médecin qui, pour calmer Paul, joue son jeu : oui, Nelly est hystérique, nymphomane; oui, il faut lenfermer. Demain, la jeune femme sera conduite en clinique.
De retour à lhôtel, Paul se décide : il tue Nelly. En fait, rêve-t-il ? Agit-il vraiment ? Y aura-t-il une issue ? Non, tout cela est «sans fin».
Le scénario lui a été transmis par Inès Clouzot, la seconde femme de Henri-Georges Clouzot qui, en 1964 n'était pas parvenu à finaliser sa version de L'enfer. Chabrol s'est limité à la première version délaissant les seconde et troisieme versions, hyper-esthétiques de Clouzot, faisant une large place à l'art cinétique avec du montage ultra-rapide pour une multiplicité de plans à la limite du subliminal.
Chabrol souhaite garder la qualité dramatique de l'action de la premère version et la grande vérité clinique. Il rejette la construction en flash-back car les souvenirs auraient dû être évoqué de façon folle ce qui ne l'était pas.
Chabrol prend néanmoins soin de travailler la perception du temps quand la folie s'installe entre deux êtres jusqu'à l'enfer que signale le titre. Le film se déroule sur un rythme d'abord rapide puis ralentit. Quelques séquences pour les sept premières années. On s'intéresse ensuite de plus en plus aux semaines puis aux jours, aux heures, aux minutes et finalement aux secondes. Le temps n'existe plus, l'enfer est une éternité sans fin.