在一辆开往莫斯科的火车上，军事学院的学生安德烈.托尔斯泰偶遇了风情万种的美国女人珍，两人暗生情愫。珍谎称自己是个寡妇，来俄罗斯看望疯狂的机械师父亲，但实际上是被请来骗取军事学院院长拉德洛夫将军信任的交际花，好让机械师的“西伯利亚理发师”伐木机能够顺利驶进西柏林亚。但是没想到将军对珍动了真感情，并想向她求婚，而安德烈对珍的感情愈演愈烈，珍一方面想接受安德烈的感情，另一方面又想完成任务，于是事件发展到了不可收拾的地步。在一次演出中安德烈因为嫉妒和误会，抽伤了院长，被流放到了西伯利亚。在火车站上尽管珍赶上了最后的送别，但是安德烈始终没能和珍见最后一面。十年后，珍终于在西伯利亚找到了安德烈的住所，但终究逃不过命运的改变……若干年后珍回到了美国，把这段往事在信中讲述给了军事学院的儿子。