蘇珊（茱麗葉　飾），丈夫在加拿大蒙特婁大學客座寫小說，滯留不歸。與前夫生的女兒露薏絲和外公住在布魯塞爾，只有小兒子西蒙和她一起住在巴黎。蘇珊是一位出色的戲劇教授同時也是木偶劇編劇，正籌備一齣改編自中國元曲的劇碼《求妻煮海人》，並且擔任劇中角色的聲音演出。台上戲偶的舉手翻飛、喜怒哀嘆，其實投射的是現實困境中的自己。

蘇珊的母親去世時留給她兩層公寓。樓上她和西蒙住，樓下則租給久未繳租的丈夫的友人。

七歲的西蒙很孤單，回家的路上，他遇到一個紅氣球，跟它說話。氣球像跟了他，雖然有點若即若離。蘇珊找了保姆宋芳陪西蒙。沈靜、獨立、體貼的宋從北京來巴黎唸電影。她的出現，為蘇珊時常不在的家，帶來溫暖。西蒙拉著她穿過巴黎市區的大街小巷，紅氣球也隨著他們的腳步漂浮遊蕩，彷彿有了生命。宋芳拿出攝影機，以西蒙與紅氣球為主角，信手拍了一部電影中的電影。

露薏絲將高中畢業，蘇珊希望她回巴黎申請大學。蘇珊想把老公寓重新整修讓露薏絲搬進來住，卻怎樣都無法叫樓下的房客搬走。就在這些尋常瑣事和喜怒哀樂間，紅氣球偶而駐足，拉長的影子投映在市街各個角落。有時來到蘇珊家的窗前，有時飄過塞納河、聖母院、奧塞美術館、蒙馬特。

最終，緩緩飛向天際。