1957年的日本广岛。一位法国女演员来日本广岛拍摄一部关于宣传和平的影片,在回国的前一天,她在一家咖啡馆,偶然邂逅了一位身为建筑工程师的日本男子,产生了一段缠绵的婚外恋情。
旅馆的房间内。法国女演员与日本男子赤裸的上半身拥抱着躺在床上,他们一边亲昵地拥抱着、抚摸着,一边交谈。日本男子说:你这次在广岛什么也没看见。
法国女演员说:我看到了。我看到了广岛的那家医院;我还去了四次广岛的博物馆,那些图片、实物是那么的真实感人,我常常为之落泪;我还去了广岛的和平广场,在那里我整个身心都沸腾了,那十万度的高温谁又能忍受得住?.....伴随着女人的画外音,画面上展现了日本广岛遭到原子弹轰炸后恐怖而又悲惨的情景:烧焦了的铁块、炸裂的石头、水里漂浮着人的皮肤、内脏、头发、被原子雨毒死的鱼类、还有那幸存的小孩和挣扎在母腹中的胎儿......
男女二人又抱着说了一会情话,女人突然问男人:你那时在广岛吗?男人说不在,那时他的家人在广岛,他在前线打仗。男人又问女人家在哪里,女人告诉他,家在法国尼亚布尔的一个叫内韦尔的小镇。
第二天清晨,女人端着一杯咖啡从外面走到房门口,只见男子仍在熟睡中。当她看见他的一只手在轻轻动弹时,勾起了她对初恋情人一只手的瞬间闪现。过了一会,等日本男子醒来后,二人一同在浴室沐浴,然后便依依不舍地分手了。分手时男人说,希望能再见到她。女人说不行。
尽管女人说不行,但男人仍魂不守舍地想着女人,因为他已经爱上她了。于是,他到处寻找她,终于在拍电影的外景地又找到了她。刚好这时女演员的戏已拍完,下面拍摄群众游行的大场面,男人便借机将女演员带到了他的家中。
在日本男子家中,男人告诉她,自己的妻子去了富士山,得几天后才能回来,今天下午尽管他有很多事要做,但他要把这个宝贵的下午留给她,让他们在一起留下一段美好的回忆。二人又在一起云雨缠绵了一番之后,男人突然问她在内韦尔爱上的人是谁?女人说:你为什么要问他呢?男人说:我想了解内韦尔,这样我才可以更多地了解你,我怕以后再也没有机会了解你了。女人告诉他,离飞机起飞还有十六个小时。
夜晚,他们来到相遇时的那家咖啡馆,两人相对而坐,双手紧握,双目深情地注视着。在男人的一再追问下,女人近乎神态迷乱地向他讲述了她在内韦尔发生的一段不堪回首的往事――在十四年前,年仅十八岁的她和一个二十岁的德国占领军的士兵狂热地相爱了。他们在森林里、在破旧的小木屋内、在残垣断壁间频频幽会,陶醉在青春浪漫的爱情中。然而好景不长,德国战败了。在德军撤离前夕,他们两人约好12点钟在河边码头见面,然后一起逃往国外。可是,当她赶到码头,他已躺在地上快死了,是法国抵抗运动的战士埋伏在花园内向他开了枪。她睡在他的身旁,痛哭着看着他慢慢地死去,直到有人来用卡车把他尸体拉走。就在这天晚上,内韦尔解放了。解放后内韦尔的居民把她当成法奸,剃光了她的头,把她关进了地窖,父亲的药店也因此被关了门。她在阴冷潮湿的地窖里,求生不成,欲死不能,她痛苦得几乎发了疯......
初恋的创伤,即将离别的痛苦,不堪回首的往事和目睹广岛的惨剧,这一切搅得她时空混乱,神志迷惘,错把日本男人当成昔日的德国士兵,歇斯底里地发着呓语。引来咖啡馆内许多人惊诧的目光。情急中,日本男子打了她一记耳光,才使她慢慢清醒过来……
绵绵的雨丝,昏黄的街灯,折磨着她难以安眠的心,映照着她痛苦徘徊的孤影;同样受着情感煎熬的他冒雨寻觅到她的身影,两人相拥相亲直到天明。
最后,在旅馆的房间里,他再次请求她留下,而清醒过来的她决意说不。在模糊的视野中,他们彼此呼唤着对方的名字:广――岛!内――韦――尔!内――韦――尔!广――岛!