小說以書信的形式講述了一位女子在彌留之際，在她死去的孩子身旁，寫下了一封凄婉的長信，向作家R訴說了她潛隱了一生的激情愛戀和情感痛苦。
由于父親早逝，女孩與母親過著深居簡出，小市民的窮酸生活。隨著時光的沉逝，女孩開始厭棄她與母親的現(xiàn)實生存狀態(tài)。女孩十三歲時，鄰家搬來了一位英俊瀟灑的年輕作家。對于一個生活天地非常狹小的女孩來說，在另一個大世界里頗有名氣、英俊瀟灑的作家是一個奇跡，對于女孩來說作家是一個誘人的謎，于是在以后的日子里，她把一個十三歲女孩的全部精力一股腦用來窺視作家的生活。一次偶然的機(jī)會，女孩與迎面走來的作家差點撞了個滿懷。無人生閱歷的女孩不知道作家對他身邊的女性一概投去的那具有吸引力的、既脈脈含情又讓人銷魂的、天生誘惑者的目光和他那慣有的對女性溫柔殷勤的態(tài)度并不意味著愛慕，她以為作家的柔情只是給她一個人的，于是從那一刻起女孩的心便永遠(yuǎn)屬于他了。
女孩原先在學(xué)校里學(xué)習(xí)不太認(rèn)真，但自從作家來了以后，女孩的生活整個變了樣。成績由的中等一躍成為第一名；閱讀上千本書，且每天讀到深夜，因為她知道作家是喜歡書的；突然堅持不懈地練習(xí)鋼琴，因為她認(rèn)為作家是喜歡音樂的；她生怕作家會因為她那條舊學(xué)生裙打了一個補(bǔ)丁而瞧不起她，因此每次上樓的時候，總是用書包擋在那個補(bǔ)丁上。
女孩16歲時因母親改嫁舉家遷往異地。她在單相思的苦戀中度過了青春時光。當(dāng)她出落成一個美麗的少女的時候，童年時對作家的崇拜和暗戀迅速發(fā)展成為熾熱的愛戀。為了將來能和他在一起，成年后她獨自回到維也納，每天晚上悄悄來到作家住宅的周圍徘徊，默默關(guān)注他的行蹤。起初她只想看作家一眼，碰見他一次。一次的偶然機(jī)會，作家興沖沖地橫過馬路來，把挑逗的目光投向她時，她卻膽怯羞澀地逃開了。但是她的內(nèi)心卻是多么希望他能注意她、認(rèn)出她、愛上她。一天晚上，作家終于注意到她了，然而從作家好奇地、饒有興趣地注視少女的神態(tài)中，她立刻意識到作家沒有認(rèn)出她就是當(dāng)年那個鄰家女孩，這是女孩第一次遭受到?jīng)]有被認(rèn)出的命運。
在日復(fù)一日望眼欲穿的癡情等待中，容貌出眾的少女終于引起了作家的注意。他們渡過了銷魂蕩魄的三夜，那濃情蜜意的纏綿和繾綣令她心醉神迷、終生不忘，但她卻沒有訴說對他的愛情，而是希望作家把她摟在懷里的時候，心里能激蕩起某個模糊而遙遠(yuǎn)的回憶，然而作家還是沒有認(rèn)出她這個當(dāng)年的鄰家女孩。
當(dāng)少女意識到作家喜歡對所有女人濫施愛情，卻不愿作出任何犧牲的時候。她不想讓作家覺得自己是個累贅，甚至因此而恨她，于是在貧民醫(yī)院里生下孩子后，獨自承擔(dān)起生活的重?fù)?dān)。因為少女無意識中的欲望就是尋求作家對自己的認(rèn)可，她要讓作家想起她的時候沒有一絲憂慮，使自己成為他所鐘情過的女人中獨一無二的一個，讓他永遠(yuǎn)懷著愛情和感激來思念她。
為了能讓他們的孩子能在良好的環(huán)境中接受教育，長大后像作家一樣躋身于上流社會，她不惜委身于一個個有錢的男人，但又拒絕傾慕者們的求婚，為的是不受婚姻的牽絆，保持自由之身，幻想將來有一天能夠回到作家身邊。在隨后的歲月里，她和作家常常在劇院里，在音樂會上，在公園里，在大街上相遇，她的內(nèi)心一次次發(fā)出深深的呼喚：“認(rèn)出我吧，認(rèn)出我就是你鄰家的女孩！就是那個少女！”而作家投向她的目光永遠(yuǎn)是沒有認(rèn)出她的神情。
萬般無奈之下她想起作家曾在那激情三夜之后送了幾朵潔白的玫瑰花給她，于是此后每逢作家的生日，她都會派人給作家送去一束玫瑰花，只為了喚醒作家對那三夜的回憶，能繼續(xù)重復(fù)她的欲望。在陌生女人與作家最后一次見面的舞會上，作家本能的、充滿激情的目光使她渾身灼燙如焚，于是她扔下為她提供優(yōu)越生活的軍官跟著作家又一次渡過了銷魂之夜。
次日清晨，女人用桌上的白玫瑰暗示作家，盼望他能想起些什么來，她的目光在呼喊：“認(rèn)出我吧，最后認(rèn)出我來吧！”而此刻作家心目中的她比以往任何時候部更加陌生，因為幾分鐘后作家小心地把幾張鈔票塞進(jìn)她的手筒里，那一刻她的心徹底碎了，仿佛瞬間墜入了萬丈深淵。
在即將離開人世之際，“陌生女人”對作家的唯一要求是在每年作家生日的時候，為自己買些玫瑰花來供在花瓶里，就像她曾經(jīng)為他做的那樣，只為了能繼續(xù)悄悄地活在他心里，就像過去她曾經(jīng)活在他身邊一樣，然而可悲的是，直到“陌生女人“在失去孩子的凄涼和病痛中孤獨地死去，作家始終都沒有認(rèn)出那個與他幾度邂逅甚至在黑暗中歡愛的女人就是當(dāng)年的鄰家女孩，只把她當(dāng)作歡場中的賣笑女郎，無數(shù)風(fēng)流艷遇中的一個。讀完“陌生女人”的絕筆倍，作家只朦朧地感覺到了一些感情上的蛛絲馬跡，卻始終沒能確切地回憶起她的形象。
