Cambridge 1933. Gilda, une jeune femme franco-américaine, entre dans la chambre de Guy, un étudiant. Elle est ravissante et très libre. C'est la maîtresse d'un professeur. Ce dernier invite Guy à une soirée, où il boit trop. Gilda arrive et c'est alors le début d'une terrible passion. Laquelle s'interrompt avec le départ de Gilda pour Paris. Guy devient lui-même professeur, et Gilda lui demande de venir à Paris. Lors de sa venue, ils renouent. Gilda est devenue photographe et insiste pour qu'il devienne son assistant. A cette époque, elle vit avec Mia, une Espagnole, élève infirmière et modèle, qui se produit dans des spectacles déshabillés. Survient alors la guerre d'Espagne. Guy ne peut rester indifférent et Gilda le lui reproche. Mia et lui partent. En Janvier 1938, à Teruel, Guy est blessé. Il rencontre Mia et ils ont une brève étreinte. Mais Mia est tuée dans une embuscade, et Guy rentre à Paris. Le 14 juillet 1938, Gilda reçoit une lettre annonçant la mort de Mia. Elle refuse de revoir Guy. En 1939 Guy est à Londres et entre dans les services secrets. En 1944, il est transféré à Paris. Gilda est alors la maîtresse d'un officier allemand. Il la retrouve, et la passion les saisit à nouveau. Guy va être arrêté mais, heureusement, Gilda, qui travaille en secret pour la Résistance, le prévient à temps. Guy repart en Angleterre. Quand il revient à Paris à la libération, il arrive trop tard : Gilda est exécutée par des Résistants.