人们总是难以抗拒《忧郁星期天》的悲伤情调，原来这首歌与一段复杂凄美的爱情故事有关。上世纪30年代的匈牙利首都布达佩斯的一个餐馆里，美丽的伊洛娜（艾丽卡·莫露珊ErikaMarozsán饰）同时被两个男人深爱着。一个是餐厅老板，另一个是钢琴师。三个人都并不愿意改变现况，打破平衡，伊洛娜同时拥有两个男人的爱而深感平静幸福。钢琴师为她创作出《忧郁星期天》，他和餐厅也因此一举成名。然而，汉斯的出现彻底毁灭了这一切。他曾经是一个无名小子，深深迷上《忧郁星期天》的同时，更是成为伊洛娜的裙下之臣。汉斯向伊洛娜求婚，却被拒绝，满腔恨意的他如今成了军官，风光无限，正带着他蓄谋已久的复仇计划来到伊洛娜身边，给他们的生活以致命一击。爱、复仇与战争的故事，在布达佩斯纠结上演。
如今，二战期间驻扎在布达佩斯的德国实业家汉斯·维克 (Hans Wieck) 在 80 岁生日之际与家人返回布达佩斯。汉斯在他最喜欢的餐厅 Szabó's 吃晚饭时，向家人和朋友讲述了他在战前和战争期间多次光顾这家餐厅的故事。当他品尝他最喜欢的菜“牛肉卷”时，两名音乐家应他的要求演奏了歌曲“忧郁的星期天”，他突然崩溃了。当他去世时，他看到了多年前拍摄的一位美丽女子的肖像。影片随后闪回到 20 世纪 30 年代末的布达佩斯。
餐厅老板拉斯洛·萨博（László Szabó）（出生为犹太人）和他美丽的情人兼女服务员伊洛娜（照片中的女人）聘请了一位年轻的钢琴家安德拉斯（András）在他们的餐厅演奏。安德拉斯爱上了伊洛娜，伊洛娜也爱上了他，尽管她继续和拉斯洛睡在一起。安德拉斯受到启发，为伊洛娜的生日创作了歌曲《阴郁的星期天》，就在同一天晚上，年轻的汉斯（也与她同一天生日）给她拍了张照片，并向她求婚，但她拒绝了。当晚晚些时候，汉斯试图跳入多瑙河自杀，但拉斯洛救了他，汉斯返回德国。由此产生的歌曲“Gloomy Sunday”被录制，虽然一开始很受欢迎，但很快就因其忧郁的旋律而受到公众的恐惧，这似乎引发了一系列自杀事件。安德拉斯开始后悔写了这首歌，几乎想要自杀，但在他服用一小瓶毒药之前被伊洛娜和拉斯洛阻止。安德拉斯、拉斯洛和伊洛娜的关系很脆弱。它有它的问题，正如拉斯洛在与安德拉斯争吵时向伊洛娜阐明的那样：“对你来说很简单，你已经得到了你需要的一切。你有两个男人，而我们每人只有一半的女人。”
在铁拳行动期间，纳粹入侵匈牙利，汉斯作为党卫军军官返回，负责组织将布达佩斯的犹太人驱逐到死亡营。他秘密地拯救了最富有的犹太人，并将他们偷运出被占领的欧洲，以换取大量贿赂，包括货物和金钱。一天晚上，在餐厅，汉斯带着一名党卫军军官同事来到萨博家，并坚持让安德拉斯演奏他的命运之作。安德拉斯拒绝了，但当伊洛娜开始唱这首歌的歌词时，他被迫这样做，她告诉他，除非他们单独相处，否则她永远不会这样做。歌曲结束后，安德拉斯抓起汉斯的手枪，朝自己的头部开枪自杀。
埋葬安德拉斯后，拉斯洛和伊洛娜互相宣誓彼此相爱，拉斯洛将餐厅记在她的名下，以免被纳粹没收。在伊洛娜的要求下，汉斯承诺保护拉斯洛不被围捕接受“特殊待遇”。然而，在布达佩斯战役前不久，拉斯洛被围捕并送往火车站，准备送往死亡集中营。伊洛娜赶到汉斯的总部请求他介入，汉斯答应了，并明确表示她必须先和他上床。泪流满面的伊洛娜屈服了，但汉斯后来食言了，在车站与拉斯洛擦肩而过，救了另一名犹太人，后者的家人已经给了他钱。闪回以伊洛娜怀孕的消息结束，她在安德拉斯的坟墓前与他“交谈”，让观众不确定谁是孩子的父亲。
目前，媒体记者正在悼念已故的汉斯，他被放入棺材并用灵车运走。具有讽刺意味的是，汉斯·维克现在不仅被人们铭记为一位富有的实业家，而且还是一位在战争期间拯救了“一千名匈牙利犹太人”的国际义人。在电影的最后一幕中，萨博餐厅的中年服务员倒了两杯香槟，然后回到厨房，他年迈的母亲（伊洛娜饰）正在清洗安德拉斯现在已经空了的毒药瓶。她的儿子祝贺她生日，两人拥抱在一起，背景音乐响起。
