1930年代上海灘，電影攝影師沈君初（黎明飾）與播音員徐曼麗（范冰冰飾）相戀，卻因性格內向始終未能求婚。曼麗在悵然中創作并錄制了一部廣播劇，在虛構故事里：攝影師君初因錯過求婚機會而懊悔，當他買好戒指準備表白時，曼麗在赴約途中遭遇車禍身亡。此后的君初始終困于愧疚，在現實與幻覺中見到曼麗的亡靈。某日君初偶遇神秘女子三三（劉若英飾），對方以妻子身份介入他的生活，卻始終無法撫慰其傷痛。直到三三撞破君初與曼麗幽靈的對峙，從亡魂處習得溫存之法才讓君初展露笑顏。廣播劇終了，現實中的君初深受故事觸動，提筆寫下求婚信箋。曼麗接到信件后狂奔向約定的南京路口，卻在穿越馬路時被疾馳的汽車撞倒。血泊中，曼麗手心緊握著未送出的戒指，而三三最終以現實身份繼承了廣播劇中"妻子"的命運軌跡。