Il facoltoso George Stark (Teodoro Corrà) invita, nella propria lussuosa villa a picco sul mare, cinque facoltosi amici e soci in affari, accompagnati dalle rispettive compagne. Tra loro anche il professor Farrell (William Berger), inventore di una segreta formula industriale. Il soggiorno è però sconvolto da una serie di misteriosi omicidi a catena dei malcapitati ospiti.

Nonostante un regia elegante con inserti dal sapore psichedelico, e una struttura claustrofobica sulla carta stimolante, mutuata dall'esempio di Dieci piccoli indiani (celebre romanzo di Agatha Christie pubblicato nel 1939), 5 bambole per la luna d'agosto si rivela un esperimento di “giallo sociale” del tutto fallito. Mario Bava, partendo da un soggetto di Mario di Nardo, tenta di sferzare il cinismo e il materialismo della borghesia facoltosa degli anni Settanta, disposta a sacrificare moralità e rapporti a favore del vile denaro (la formula chimica, foriera di arricchimento, utilizzata come pretesto narrativo). Tuttavia, l'analisi di Bava si ferma alla superficie, incapace com'è il film di coinvolgere la visione, confuso tra toni leggeri e altri più scuri, e penalizzato da un ritmo lento nonostante la durata sia relativamente breve. L'avvenenza di Edwige Fenech spicca al di sopra di una serie di presenze femminili, tra le quali Ira von Fürstenberg e Helena Ronee. Completano il cast l'austriaco William Berger, e Howard Ross, visto nel 1982 in Lo squartatore di New York di Lucio Fulci. Colonna sonora di Piero Umiliani, in collaborazione con la band progressive italiana Il Balletto di Bronzo.