Accusée de sorcellerie, Jeanne de Domrémy comparait devant ses juges à Rouen le 14 février 1431. Il a lieu d'abord dans l'enceinte du tribunal ; les juges interrogent Jeanne sur son identité, sa vocation, ses visions de saint Michel. Questionnée sur ses habits d'homme, Jeanne dit qu'elle les quittera lorsqu'elle aura rempli sa mission. Elle espère obtenir de dieu le salut de son âme. Elle récuse ses juges et demande à être conduite auprès du pape. Cela lui est refusé.

L'interrogatoire se continue dans la cellule de Jeanne. Elle est l'objet des plaisanteries des soudards. Nicolas Loyseleur, pour faire avancer le procès dans le sens souhaité par les juges, fait fabriquer une fausse lettre du roi Charles VII adressée à Jeanne. Celle ci ne sachant pas lire, Loyseleur la lui lit à haute voix. Dans cette lettre le roi demande à Jeanne de se mettre sous la protection de Loyseleur. Aussi le consulte-t-elle du regard avant de répondre à certaines questions. Il lui fait répondre oui à la question de savoir si elle se sent assurée de recevoir son salut. A la question "Etes vous en état de grâce ? " Loyseleur, qui veut perdre Jeanne, reste impassible. Elle répondra : "Si j'y suis, que Dieu m'y tienne, si je n'y suis pas que Dieu m'y mette".

L'évêque Cauchon ordonne qu'on la soumette à la torture. Elle résiste au supplice mais, conduite au cimetière de Saint-Ouen envahi par la foule qui la presse de signer, elle prend peur et signe son abjuration. Elle est condamnée à la prison perpétuelle.

De retour au cachot, prise de remords, elle se rétracte et est déclarée relaps. Après s'être préparée à la mort, elle est conduite au bûcher où elle est brûlée vive.

La population de Rouen qui manifeste en désordre est chassée par les soldats de Warwick.

L'usage très systématique du gros plan pendant le procès de Jeanne, élément déterminant de la stylistique du film, suscita l'étonnement du public puis le très grand succès critique que le film devait rencontrer. Il faut cependant rappeler que Dreyer avait en tête de réaliser un film parlant et que seule une impossibilité technique, l'absence de matériel adéquat dans les studios français de l'époque, l'empêcha d'y parvenir. Du coup, l'emploi des gros plans, dont l'abondance aurait sans doute paru presque normale dans un film parlant traitant d'un tel sujet, devint terriblement spectaculaire et omniprésent à partir du moment où ses multiples gros plans avaient à être accolé à des intertitres qui en indiquaient le contenu. Leur statut devint presque avant gardiste et La passion de Jeanne d'arc est l'un de ces films qui doivent leur place dans l'histoire du cinéma à leur caractère expérimental (ici à moitié voulu).