1924年冬天，9岁的小豆子，被作妓女的母亲生生切掉右手上那根畸形的指头后，进入关家戏班学戏。戏班里只有师兄小石头同情关照小豆子。

十年过去了，在关师傅严厉和残酷的训导下，师兄二人演技很快提高，小石头取艺名段小楼，演生角。小豆子取艺名程蝶衣，演旦角。俩人合演的《霸王别姬》誉满京城，师兄二人也红极一时。二人约定合演一辈子《霸王别姬》。

段小楼娶妓女菊仙为妻，依恋着师兄的蝶衣，心情沉重地来到师兄住处，把他用屈辱换来的、师兄向往已久的名贵宝剑赠给小楼，并决定不再与小楼合演《霸王别姬》。在关师傅的召唤下，师兄二人再次合作。

抗战胜利，国民党伤兵大闹戏院，抓走蝶衣。为救蝶衣小楼和菊仙四处奔走。但由于误解，师兄二人再度分手。

文化大革命中，段小楼成了牛鬼蛇神。在造反派的威逼下，师兄二人相互揭发"罪行"。菊仙承受不了打击，上吊自尽。

打倒"四人帮"后，师兄二人在分离了22年的舞台上最后一次合演《霸王别姬》，虞姬唱罢最后一句，用他送给霸王的那把注满他感情和幻想的宝剑自刎了，蝶衣在师兄小楼的怀中结束了自己的演艺生涯，也结束了这出灿烂的悲剧。