影片讲述的是一个上海的普通摄像师，以为别人摄影为生，开头是他眼里的苏州河是穿过上海的一条肮脏的河，在河的两岸发生着普通人不同的生活。一天，一个酒吧的老板找到他，要他拍一些特别的东西，老板比划来比划去，他才明白原来是为了招揽生意，让他拍在店里游泳的美人鱼的形象。摄影师逐渐与扮演美人鱼的女孩熟识，从她嘴里得知马达和牡丹的故事。原来马达是一个以送货的黑道邮递员，他骑着从盗贼那里买来的摩托车将来历不明的物品从城市的一头送到另一头。一次，主户让他送一个小女孩牡丹(周迅饰)，这样几次后，马达与牡丹熟识，并产生了爱情。但不久马达被卷入了绑架的阴谋，绑架者企图要挟牡丹的父亲，以绑架牡丹来换取钱财。而绑架者是马达的黑道朋友，他们让马达在送牡丹的路上趁机绑架牡丹，马达不愿意这样做，又迫于朋友压力，只得答应。拿到钱后，牡丹知道自己被骗，绝望之下跳入苏州河，最后一句话是，她将化为一条美人鱼，从此不见踪影。因为钱的问题，两个绑匪发生内讧，男绑匪杀死女绑匪挟巨款逃走，但被警方围捕，最后跳楼身亡，马达因参与绑架也被投入监狱。当他出来时，很多年过去了。但他依然思念着牡丹，他借送货的时间，四处打听牡丹的消息。一次在酒吧喝酒，发现女服务员(即前面提到的扮演美人鱼的女孩)长的很像牡丹，就想办法与他接近。摄影师知道此事，感到马达在抢自己的女朋友，于是找来打手将马达痛打一顿。马达逐渐明白扮演美人鱼的女孩不是他要找的牡丹。请求摄影师利用他与警察的关系帮助他找到牡丹，摄影师答应了他。不久，摄影师接到一瓶寄来的带有野牛草的沃特伽酒，从信上得知马达在他的帮助下终于在一个便利店里找到了牡丹。摄影师本以为事情就此结束，没想到接到公安局的传唤，要求辨认在车祸中死去的人，摄影师来到事故现场，原来马达和牡丹喝了过多的沃特伽酒，在带着牡丹经过苏州河上的桥时，摩托车坠入河中，两人溺水而死。扮美人鱼的女孩也来到现场，终于相信了马达所说的和牡丹的事情是真的。最后她也离开了摄影师，看摄影师会不会像马达一样去找她。