开往莫斯科的火车上，军事学院学生安德烈·托尔斯泰结识了美丽而善于交际的美国女子珍，两人很快互生情愫。珍声称自己是寡妇，此行是来俄罗斯探望性情古怪的机械师父亲。然而，事实并非如此：她受人委托，试图赢得军事学院院长拉德洛夫将军的信任，以便让父亲制造的“西伯利亚理发师”伐木机顺利运往西伯利亚。
事情的发展却逐渐超出珍的预料。拉德洛夫将军真心爱上了她，并打算向她求婚；与此同时，安德烈对珍的感情也越来越深。珍既无法割舍对安德烈的情感，又不愿放弃肩负的任务，最终使局面变得难以收拾。一次演出中，安德烈因嫉妒和误会与院长发生冲突，并将他打伤，随后被流放到西伯利亚。珍赶到火车站为他送行，却始终没能与安德烈见上最后一面。
十年后，珍终于在西伯利亚找到了安德烈的住所，但命运早已让两人的人生彻底改变。多年以后，珍回到美国，并将这段往事写在信中，讲述给正在军事学院就读的儿子。
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