十九世纪俄罗斯的上流社会里，高层首长卡列宁之妻安娜(苏菲玛索饰)艳冠群芳，在火车上她邂逅了风流倜傥的伯爵渥伦斯基(西恩·宾饰)。渥伦斯基的热情唤醒了安娜沉睡已久的爱情，二人产生了真爱，在当时社会强大的舆论压力下，不顾一切地私奔，他们的爱情悲剧就此展开。 虽然安娜勇敢地告诉自己的丈夫一切实情，希望能离婚，但看重社会地位的卡列宁(詹姆斯福克斯饰)，难以忍受夺妻的耻辱，以安娜最心爱的儿子做威胁，拒绝和安娜离婚并逼她放弃儿子。
此刻，安娜已离家与渥伦斯基同居，怀了他的孩子，却不幸流产，得了后遗症，又对酒与药物有了依赖性，经过重重困难波折后，安娜的精神压力变得非常大。后来，渥伦斯基承受不了社会压力开始对她表示冷淡，安娜付出了失去家庭、儿子和社会地位的高昂代价，而现在所谓真挚自由的爱情也开始要被遗弃，她内心无法获得满足和平衡。
最后安娜身着一袭黑天鹅绒长裙，在火车站的铁轨前，让呼啸而过的火车结束了自己无望的爱情和生命，这段为道德和世间所不容的婚外情最后的结果由安娜独立承担，留下了无限感伤。