在佩恩苍老的叙述声中，观众被带回到三十年代的上海。
在三十年代的上海，英租界豪华的酒吧里，佩恩结识了秋秋与靳，并且对秋秋一见钟情，但他并不知道自己已逐渐陷入危险的情境。
靳是共产党在上海地下组织的高层领导，为了掩护他的身份，秋秋接受了以“假夫妻”为名协助靳留在上海继续工作的任务。靳在以往的战斗生涯中屡受重伤，残留在他颅内的弹片致使他患有间歇性狂躁症并产生幻觉，自从有了秋秋之后，每每在他犯病后的幻觉中，他便把秋秋当做多年前为掩护他牺牲了的妻子。
秋秋年幼时曾亲眼目睹生父皓明变节后在刑场上枪杀自己的同志，她心灵受到极大的摧残。母亲偷偷地把她送到教会学校后自杀了。这一切注定了秋秋的悲剧命运。
在与靳朝夕相处的过程中，靳的勇敢、智慧和风采强烈地吸引了秋秋，她爱上了靳。靳在病态幻觉中视秋秋为前妻，秋秋在体验着这梦幻中的情爱的同时，也被靳浪漫与坚贞的爱情震撼，她愿为靳付出一切。
佩恩最初不理解秋秋与靳的情感，后被感动，决心帮助这对恋人。
秋秋在意外的情况下被捕，设下圈套的正是她的生父。秋秋在父亲安排的公众聚会上亲手击毙了他，从此身陷囹圄，此时她已怀有身孕。
靳终于悟到了秋秋对她的一往情深，决定以自身去交换秋秋。国民党当局杀害了靳，秋秋也因难产而死。
佩恩领养了靳和秋秋的女儿――明珠。1950年，佩恩返回美国，明珠在中国长大。1990年，明珠赴美国帮助养父佩恩撰写回忆录，书名为《红色恋人》。
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