粉碎“四人幫”後，兄弟倆在相隔22年的舞臺上最後壹次合演《霸王別姬》，程蝶衣(張國榮飾)唱了最後壹句，因為段小樓(張豐毅飾)扼殺了自己所有的感情和幻想，用自己送給王霸的劍自殺了。
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1924年冬天，9歲的小豆被做妓女的媽媽砍掉了右手，隨後進入關家戲班學習戲劇。戲班裏，只有哥哥小石同情和關心小豆。十年後，在關大師嚴格而殘酷的管教下，兩兄弟演技迅速提升，小豆子以藝名(張國榮飾)出演主角；
小石頭藝名段小樓(張豐毅)，主演。兩人合演的《霸王別姬》在北京家喻戶曉，兄弟倆也很紅。兩人約定共同主演《霸王別姬》壹輩子。
段小樓娶了壹個妓女，菊仙(鞏俐)，並附上她哥哥的蝴蝶禮服。她懷著沈重的心情來到哥哥的住處，把他忍辱換來的、哥哥渴望已久的寶刀獻給了哥哥，並決定不再與他合演《霸王別姬》。在關大師的號召下，兩兄弟再次合作。
抗戰結束後，他們被迫為壹群無紀律無素質的國軍人唱歌。段小樓與士兵發生沖突，在混亂中，菊仙流產了，然後壹些士兵以叛國罪抓住了蝶衣。竭盡全力營救蝶衣，並虛心向曾經玩弄蝶衣的官僚袁(葛優飾)求教。
菊仙要求蝶衣撒謊並乞求解釋，並給蝶衣看了蕭樓不再和蝶衣壹起唱歌的書面證據。於是蝶衣在法庭上依然不屈不撓，卻因身手了得，被國民黨高官解救。
解放後，他們的絕活沒有受到重視。誤食鴉片的程蝶衣在壹次演出中失聲，並決定戒掉毒品。吸毒成癮後，在段小樓夫婦的幫助下，她終於重新站了起來。
然而，他被好心的養子小思陷害，強迫他代替自己的妃子和段小樓壹起表演。段小樓不顧後果繼續罷工，菊仙為了大局勸他打。段小樓終於表演了。蝶衣傷心欲絕，斷絕了與段小樓的外交關系。
文化大革命期間，段小樓被小思陷害，並強迫他陷害死毅。段小樓拒絕了，並被拖到街上。這時候，蝶衣突然出現，扮成虞姬，甘願和段小樓壹起受辱。段小樓見蘩漪已身陷囹圄，希望保護菊仙，無奈之下誣陷蘩漪，甚至說他是漢奸。
蝶衣聽後痛苦不已，以為段小樓只在乎菊仙，又見自己所怨恨的菊仙此刻在自憐自艾，便把所有的怒火都發泄在菊仙身上，抖出菊仙曾是妓女，於是段小樓被迫與菊仙劃清界限，稱自己從未愛過菊仙，菊仙絕望地上吊自殺。
粉碎“四人幫”後，兄弟倆在分離22年的舞臺上最後壹次表演了《霸王別姬》。於吉唱完最後壹句，用送給霸王的劍自殺了，這充滿了他的感情和幻想。蝶衣在哥哥小樓的懷抱中結束了自己的演藝生涯和這場輝煌的悲劇。
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