1979年，一个电影摄制组来到英国南部滨海小镇莱姆，拍摄影片法国中尉的女人。
　　这部影片的故事发生在一百多年前的维多利亚时代，当时，一位爱好地质考察的年轻绅士查尔斯从伦敦来到莱姆镇，探访已与他订婚的富商之女弗里曼。一天，查尔斯在和未婚妻外出散步之际，突然发现防波堤尽头站着一个黑衣女人，痴痴地望着大海。查尔斯从未婚妻那里得知这位女子名叫萨拉。

　　在片中扮演查尔斯和萨拉的演员分别是迈克和安娜，不知是否处于拍戏的需要，在拍摄之余，他们过着情侣一般的生活。

　　萨拉出身贫寒，她受过教育，爱好绘画，但她的社会地位不允许她施展她的艺术才华，也不允许她有爱和思考的自由。像她这种地位的女人，要么嫁给农夫生儿育女，要么流落大城市当妓女。萨拉抗拒命运的安排，爱过一个遭遇海难的法国中尉，但当她发现那个中尉不值得她爱时又毅然断绝了与他的来往。她只身来到莱姆镇，孤傲沉默的她经常一个人呆呆地凝视着大海。然而，在这个封建保守的村镇里，人们都以为她还在想念那个抛弃了她的风流法国佬，并因此轻蔑地称她为“法国中尉的女人”。

　　教区牧师介绍萨拉到波坦尼夫人家担任伴随，夫人要求萨拉彻底忘掉那个法国中尉，并且不准再眺望大海。

　　萨拉在夫人家感到更加压抑和孤独，她瞒着夫人，还是经常在海滨漫步，她一次又一次地与在海滨采集标本的查尔斯相遇。查尔斯对她的命运充满同情。

　　查尔斯很快就要和弗里曼举行婚礼了，但他已经痴迷于萨拉身上的那种非同一般的气质，他决心要帮助萨拉摆脱目前的处境。他建议萨拉离开这个令人窒息的小镇，到伦敦去，但却遭到萨拉的拒绝。对于萨拉的言行，查尔斯感到迷惑不解，但他已经陷入对萨拉的感情之中，不能自拔。他向格罗根医生寻求帮助，格罗根认为萨拉患有“隐性忧郁症”。

　　性格奇特的萨拉曾经对人世绝望，立意在孤独中接受厄运的摆弄，在心灵自由中获得安慰，但查尔斯的出现却使她无法掩饰内心的激动。

　　当萨拉因故意藐视波坦尼夫人的教诲而遭辞退时，人们传闻萨拉失踪了，只有查尔斯收到萨拉的一张纸条，上面透露了萨拉的隐身之处。

　　查尔斯没有听从格罗根医生把萨拉送往精神病院治疗的建议，反而劝说萨拉前往埃克塞特，并让他的律师送给她所需的生活费用。

　　查尔斯乘车来到埃克塞特找萨拉，两人情不自禁地坠入爱河。查尔斯吃惊地发现萨拉原来还是处女，她一直在默默地忍受着人们对她的污蔑和误解。萨拉真挚而奇特的感情使查尔斯很激动，他决心要好好珍惜这份情感。

　　查尔斯回到莱姆镇，提出和弗里曼解除婚约。弗里曼的父亲让律师起草了一份侮辱人格的认罪书，要查尔斯在认罪书上签名，作为解除婚约的条件，而这份东西随时都会登报。查尔斯毅然在认罪书上签了名，然后扬长而去。然而当查尔斯回来找萨拉时，她已经离开旅馆不知去向了。

　　查尔斯花了三年时间寻找萨拉，终于收到他的律师发自温德米尔的电报，得知萨拉已经在一个建筑师家里找到了家庭教师的工作，主人对她很友善，还鼓励她自由地绘画。查尔斯和萨拉终于重逢了，查尔斯责备她不该甩下他三年杳无音信，萨拉则请求查尔斯宽恕她的追求给他造成的痛苦。查尔斯终于原谅了萨拉，他们在灿烂的阳光下拥抱在一起。