永乐年间，姑苏城外有寒士沈砚秋，家道中落，以鬻字画为生。某日往虎丘收旧书，归途遇雨，避入荒废古寺。但见蛛网横结，佛龛倾颓，唯东厢房尚存半角屋檐，遂抱书简暂居其中。
夜半雨歇，月光透窗而入。沈生忽闻环佩叮咚，见案头旧画轴无风自展。画中女子广袖长裙，手持玉簪，眉眼盈盈似欲言语。正惊疑间，画上墨色浮动，一缕青烟袅袅升起，化作素衣女子立于月华之下。
"妾身林素娥，乃前朝嘉定年间苏州织造之女。"女子敛衽为礼，声如碎玉，"因家父卷入科举舞弊案，阖府获罪。奸人恐事泄，竟将妾囚于枯井，以生石灰..."言至此处，珠泪簌簌而落，罗袖竟渗出血痕。
沈生大骇，后退撞翻烛台。火苗舔上书册，映得女子面容忽明忽暗。素娥急挥水袖，井中忽涌清泉扑灭火势，寒声道："公子莫怕，妾若存害人之心，何苦守此残魂百年？"遂将当年惨事娓娓道来。
原是其父林文远任主考时，发现知府外甥试卷有异。本欲上报朝廷，反被诬陷受贿。暴卒狱中不说，素娥更遭毒手，尸骨至今仍在后园井底。每逢朔望，井中便传来女子悲泣，乡民皆道是妖孽作祟。
"公子请看。"素娥拔下鬓间墨玉簪，那簪头竟刻着蝇头小楷。沈生就着月光细辨，赫然是当年舞弊考生名录。"此物随妾沉冤井底，幸得墨魂不散，方存此证。"言毕身形渐淡，"望公子垂怜，使沉冤得雪..."
此后三夜，素娥皆踏月而来。或教沈生摹拟其父笔迹，或指点当年涉案官员隐秘。某夜忽携来半幅残破账本，墨迹虽褪，犹见"白银三千两""誊录官周某"等字样。沈生惊觉此案牵连甚广，连当朝太傅亦在其中。
五更鸡鸣时，素娥面色骤变："他们来了！"但见窗外黑影幢幢，井口腾起黑雾。女子将沈生推入佛龛，以血画符封住柜门。凄厉惨叫划破夜空，沈生从缝隙窥见数名无头官差挥舞铁链，将素娥拖向井中。
次日，沈生冒死潜入已成凶宅的林府旧址。但见荒草及腰，井台石缝渗出暗红水渍。咬牙垂绳而下，果在井壁夹层寻得檀木匣，内藏血书诉状与考官印鉴。忽闻头顶传来碎石滚落之声，当年誊录官的后人竟率家丁追至！
危急时刻，井底泛起幽蓝磷火。素娥残魂聚成旋风，卷着证物直上云霄。那檀木匣不偏不倚落在巡抚轿前，开启江南官场大地震。三月后，七名官员问斩，十二人革职，姑苏城百姓争相到古井焚香祭拜。
七月十五中元夜，沈生备下香烛纸马至井台。青烟缭绕间，素娥身影较往日凝实许多。"承蒙公子大恩，妾得入轮回台。"女子含笑取出墨玉簪，"此物经书生长伴，已沾文曲之气。二十年后杭州清河坊..."话音未落，晨钟乍响，唯余半截玉簪在熹微中闪烁。
弘治元年春，新任钱塘县令赴任。途经清河坊，见医馆前少女酷似故人。那姑娘正为老者施针，鬓间墨玉簪随动作轻晃。县令怀中残簪忽然发烫，取出时竟与少女玉簪严丝合缝。老者抚掌大笑："小老儿昨夜梦到素娥娘子，果然应在此处！"
是夜，沈砚秋于县衙设宴。烛影摇红处，新娘盖头下露出熟悉笑靥："公子可还记得枯井之约？"窗外忽有流萤成群，恍若百年前那个雨夜，画中人在月光下初次显形的模样。
