20世纪20年代，9岁的小豆子随着做妓女的母亲来到关家科班，恳求关师傅收留他学京戏。小豆子眉清目秀，却长了六指。六指是不能当京剧演员的，母亲狠下心来用刀切掉他那根畸形的指头，因疼痛和惊惧而惨叫的小豆子被按倒在祖师爷的香案前完成了入梨园行的仪式。
同科班的孩子虽然都出身贫寒，却都歧视这个妓女的儿子。惟有大师兄小石头对他怜悯关照，豪情仗义的小石头成了小豆子的偶像和保护神。
关师傅让小豆子学坤角，让他念“我本是女娇娥，又不是男儿郎”，虽然对于这种性别颠倒的意识他曾做过本能的抗拒，但在戏院这种环境的潜移默化的渗透下，小豆子最终接受了“女娇娥”的角色。
在棍棒的威逼之下，小石头、小豆子的技艺有了长足进步，第一次在太监家唱堂会合演《霸王别姬》获得满堂彩。不久他们都成了红极一时的名角，小石头艺名段小楼，小豆子艺名程蝶衣。他们的演出也获得了热衷于“捧角”的权势人物袁四爷的青睐。
慢慢地，程蝶衣的内心发生了变化，他对自己的身份产生了混淆之感，“戏如人生，人生如戏”，他对师兄的友情逐渐发展为同性之爱，在他的心里，段小楼就是霸王，自己就是虞姬。他和师兄相约要演一辈子《霸王别姬》。
可是，一个青楼里的风尘女——菊仙的出现，改变了这种现状，她对段小楼以身相许，使程蝶衣的理想被践踏，他把自己用屈辱换来的、师兄向往已久的名贵宝剑赠给了段小楼，并声称同师兄分道扬镳。然而在关师傅的召唤下，师兄弟二人再次合作。
抗战胜利了，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，二人再度分手。
文化大革命爆发了，段小楼成了牛鬼蛇神。在群众斗争大会上，师兄弟和其他挨斗者一律戏妆示众，小楼忐忑不安，蝶衣却宛如当年。在造反派的威逼审讯下，师兄二人相互揭发“罪行”。段小楼首先被迫揭发蝶衣，将他历史上的丑行和美丽的幻想都作为“罪行”抖露出来。震惊而惶惑的蝶衣以牙还牙，他认为小楼背叛的根源在于菊仙，大骂菊仙是“臭婊子”。段小楼又被迫表白：“她是妓女，我不爱她。”菊仙承受不了打击，最终上吊自尽。
时光总要流逝，一切都成为往事，“四人帮”被打倒了，程蝶衣和段小楼在分离了22年的舞台上最后一次合演《霸王别姬》，程蝶衣唱罢最后一句，用他送给段小楼的那把注满他感情和幻想的宝剑自刎了，结束了自己的演艺生涯，最终买践了他的人生和艺术理想，虽然那理想是已经破碎了的。