上海蘇州河上以摩托車送貨為生的馬達（賈宏聲）受雇接送純真少女牡丹（周迅），兩人日久生情。當牡丹決定托付終身時，馬達因貪念聯合黑道綁架了她，絕望的牡丹跳河前留下"會變成美人魚再尋馬達"的誓言。五年后飽受悔恨折磨的馬達偶然發現酒吧美人魚表演者美美（周迅）與牡丹容貌相似，堅信這是命運重逢的契機。在追尋真相的過程中，馬達逐漸與美美產生情感羈絆，而后者始終以牡丹的替代者身份游走在現實與幻想之間。最終兩人在蘇州河畔目睹真正的美人魚表演時，美美悄然消失于晨霧中。