《一个陌生女人的来信》讲述了1948年深冬的一段隐秘情感。作家（姜文）在41岁生日当晚，收到一封来自濒死女人的厚重来信。信中写满了她近20年来对他的爱恋，而这份感情始终不为他所知。
18年前，13岁的女孩爱上了住在隔壁的作家。因家庭变故搬离原处后，她依旧无法忘记这段感情。多年以后，女孩成长为女学生（徐静蕾），重新回到故居，并终于如愿与作家相识交往。然而，作家完全没有认出这个曾住在自己隔壁的女孩。一次离开后，他与她彻底失去联系。女学生在绝望的等待中生下了他们的孩子，为了让孩子过上优越的生活，她成为依附有钱男人的交际花。又过了几年，女学生已变成女人，再次遇见深爱多年的作家时，他依然没有认出她。
