1947年上海，圣诞夜女主人公婉玉（袁泉饰）偶遇男主人公阿川（夏雨饰）。一部《乱世佳人》唤醒了婉玉内心中演员梦的渴望，她自作主张的报名参加了《乌鸦与麻雀》的电影试镜。几经周折，婉玉终于如愿以偿。再次在昆仑影业公司遇见阿川时，婉玉并没有认出阿川，可她对阿川产生了莫名的好感。在慢慢的接触下，两人由相识到相爱。可身处在动荡的社会现实，面对着难以选择的矛盾，两人再一次擦肩而过。
《上海伦巴》最为彭小莲“上海三部曲”中最后一部，仍然延续着前两部《假装没感觉》、《美丽上海》的细腻唯美风格。影片以著名艺术家赵丹和黄宗英当年的纯真爱情故事为蓝本，真实重现了上世纪四十年代中国电影圈的那段佳话。