讲述的是自小被无力抚养自己的母亲送到梨园谋生的小豆子（张国荣饰）在被别人欺负时，总有大师兄小石头（张丰毅饰）帮扶，两人感情渐渐超越兄弟，小豆子因为天生丽质被选作旦角，却由于对艺术的执着使得他对自己的身份是男是女产生了混淆之感，因此经常遭受师傅毒打，小石头一直都冒死相助。
长大之后两人因合演京剧《霸王别姬》而成为一时名角，红遍整个北京城。一直不懂小豆子（化名为蝶衣）感情的师兄（化名为段小楼）想娶妓女菊仙（巩俐饰），为此蝶衣伤心欲绝，与段小楼的关系也渐渐疏远，甚至要决裂。
之后是文革时期，两人迫于各种原因只能互相出卖，一番辗转迂回程蝶衣在绝望中投靠了官僚袁世卿（葛优饰），可与师兄两人终究没有逃过被批斗的命运。几经周折，多年以后，历经沧桑的程蝶衣与段小楼在空无一人的剧场中，重新站在舞台上回演一切的源头《霸王别姬》，对艺术与现实的绝望使得蝶衣最终含笑自刎在台上......
