1924年的北京，作妓女的母亲带着9岁的儿子蝶衣来到关家科班，恳求收留他学京戏。蝶衣与小楼从小就是好兄弟，他们合演的《霸王别姬》轰动京城。抗战期间小楼与青楼女子菊仙结婚，蝶衣倍感孤独。解放后两人又重新登台演出，文革开始了，小楼在巨大压力下揭发了蝶衣的罪行，蝶衣也在绝望中说出了菊仙身世。菊仙上吊了。而11年后，他们最后一次合作《霸王别姬》的绝唱……
影片通过三位主人公的同性恋和异性恋的矛盾，把他们的命运和历史背景融合到一起，展现出他们情感上的纠缠和交葛。蝶衣从小依赖师兄小楼，这种依赖演变为一种爱情，但是小楼回对待他的感情却显得暧昧和模糊。而小楼和菊仙的异性恋，也是菊仙更为明显。小楼始终是一个模糊的状态，也许是因为害怕，这种害怕在文革期间表现的更为明显。然而这种矛盾还是以生命的终结画上了悲剧性的色彩。
《霸王别姬》是第一部获得戛纳电影节金棕榈大奖的内地电影，导演陈凯歌也由此晋级国际级导演行列。这部细腻、悲情的影片讲的是两个戏子与一个女人的故事，陈凯歌把它装进中国50年的历史中。
《霸王别姬》演员阵容强大，在选择程蝶衣与段小楼的演员问题上，还颇有些幕后故事。
据说《霸王别姬》的原著小说是香港著名女作家李碧华为张国荣量身定做的，其原因倒也有趣——李碧华的母亲是张国荣忠实的影迷。但导演陈凯歌打算请主演《末代皇帝》的好莱坞华裔演员尊龙来扮演程碟衣，因为片酬太高，又因为李碧华的坚持，这个角色最终还是回到了张国荣手里。
其实最终让陈凯歌下定决心的还是这张《号外》杂志纪念梅兰芳为张国荣做的造型。为了能演程蝶衣，张国荣还当真去学习了梅兰芳的兰花指与眼神。
《霸王别姬》电影中有《贵妃醉酒》一节，高力士的扮演者是一位京剧名家，号称“梨园第一名丑”，与张国荣对戏之后老先生悄悄问工作人员：这个人学了几年戏？工作人员回答：没学过戏，他是香港明星。老先生大吃一惊。
程蝶衣选了张国荣，而段小楼原本打算用成龙，但是由于涉及同性恋题材，成龙拒绝了这个角色。制作方也考虑过姜文，但最终还是选择了演过《骆驼祥子》的张丰毅。原作者李碧华称张丰毅不但粗豪硬朗而且“眼角带一点桃花”，神似段小楼。
《霸王别姬》耗资2000万人民币，在影片拍摄的1993年，创了国产影片投资的最高记录。除去张国荣和张丰毅，影片还请来了巩俐，这是考虑到《红高粱》之后巩俐的海外号召力。
其中一场戏，段小楼把妓女菊仙介绍给蝶衣，蝶衣打翻醋坛而菊仙春风得意。拍摄时，三位演员正在表演，忽然巩俐给了镜头一个惊喜的笑脸，正是这个笑容，是巩俐在戏中最美丽的一瞬间。原来是正演戏的她看到了忽然到访探班的张艺谋导演。
这是戏外故事。在戏内，菊仙与蝶衣共同爱慕舞台上的霸王段小楼。小楼却娶了菊仙，令蝶衣悲痛欲绝。
电影中演到日本人入侵，蝶衣劫后余生。张国荣主动提出蝶衣的妆应该更凌乱一些，才更有伤痛的感觉，张国荣要助手过来亲他一下，助手不敢，于是导演陈凯歌亲自出马，揽过张国荣狠狠亲了一口，这脸上犹如血痕的胡乱一抹，正是陈大导演的杰作。
霸王段小楼不能体谅虞姬程蝶衣心下的苦，葛优演的袁四爷却成了蝶衣在艺术领域唯一的知己。这是电影中为数不多的几处保留了哥哥张国荣的原声：(汉兵已入境，四面楚歌声，君王意气尽，贱妾何聊生)
张国荣的国语不好，《霸王别姬》为追求完美效果采用后期配音，张国荣的原声据说只有三处。
其余声音来自主演过《我爱我家》的杨立新。但是字幕中并没有杨立新的名字。因为《霸王别姬》要参加戛纳和奥斯卡，这些电影节都要求使用演员的原声，如果对白全部使用配音，张国荣将失去角逐最佳男演员的机会。最终在戛纳电影节，张国荣以一票之差与影帝失之交臂。倒也不是配音的缘故，而是意大利评委在评选时竟然给张国荣投了影后一票。
《霸王别姬》的故事横跨中国50年历史，但归根到底讲的是时代变革中人的迷恋与背叛。段小楼在文革中揭发了程蝶衣，蝶衣又揭发了妓女菊仙，菊仙悬梁自尽。在菊仙自杀11年后，两位京剧老人在空无一人的剧场中，演出了他们多年前轰动京城的《霸王别姬》。
此处电影有两种结尾，其一是我们现在看到的：
其二，虞姬自尽时段小楼喊出的是“妃子”。
是虞姬自尽还是蝶衣自尽？是人生如戏，还是戏如人生？
《时代》周刊认为，《霸王别姬》是整个90年代中国最好的影片之一，他们认为：“陈凯歌的史诗性作品兼具生活中细腻的悲伤感，具有震撼人心的魅力，是部感人至深的史诗。”
