张汉元的父亲不同意他娶心仪的恋人林梦芸，他赌气离开上海去了台湾。虽然到台湾36年了，却没有结婚。
随着年岁的增长，张汉元的思乡之情更深，他决定在中秋节前回家探亲。为了不让年事已高的父母担心，他临时租了寡妇区少芬扮演妻子，一同回去。
其实，在张汉元离开家后，他父母收养了一个父母双亡的男孩（取名为念慈）为孙辈，还供他上完大学，成了航天公司的工作人员。只是，他在张汉元回家时恰巧出差了。他父亲考虑到自己腿脚不利索，又不放心老伴一个人去接儿子，就让林梦芸去迎接。
本来当年梦芸与汉元是情投意合的邻居，但仅仅因为韩元父母是基督教徒，而梦芸家不是，他就不允许汉元娶梦芸。
如今，梦芸是优秀的护士长，曾获得南丁格尔奖。在汉元走了十年后，她才结婚。可女儿刚出世，丈夫就死了。之后，她没有再嫁，独自把女儿巧巧拉扯大。如今巧巧正念大学，和念慈谈恋爱，所以她依然和汉元父母保持着极为亲密的关系。
尽管汉元母亲对老伴说让梦芸去接儿子不妥，但汉元父亲觉得再也找不到合适人选，就让她去了。
梦芸没有推辞，她和女儿巧巧一同去接汉元夫妇，还让巧巧叫他们夫妇两为舅舅舅妈。时隔36年热恋过的人再见面，彼此虽然相对无言，但内心却卷起了阵阵巨浪。
汉元终于带着儿媳妇回家了，他父母欣喜万分。母亲马上拿出珍藏36年的戒指给“儿媳妇“少芬，汉元给父亲一个烟斗，给母亲一个玉佩，也给梦芸小礼品。
当然，梦芸和巧巧陪着他们一起吃饭，但梦芸不想让自己内心不平静影响他们，吃过饭就回家了。本来汉元让和芬合约里就约定住饭店的，可经不住汉元父母的心意，只能留在家里。
既然是假夫妻，少芬当然不愿意和汉元同住一屋。如此，汉元让少芬休息，他则和父亲聊天。通过聊天，他得知了梦芸的情况。父亲的言语里有对当年棒打鸳鸯的后悔。
或许是看到儿媳妇住在家里不习惯，汉元母亲第二天就同意儿子儿媳住到宾馆去。本来汉元只开了一个房，可提着行李入住时才又多开了一个房间。
不过，汉元依然带着玉芬回家吃晚餐。他父母还叫梦芸和巧巧过来一起吃，大家吃得正欢时，念慈出差回来了。一家人终于聚齐了，谈笑声不断在屋子里回荡。
第二天，念慈陪着汉元到附近的景点游玩。每到一处总能勾起往昔他和梦芸在一起的情景。可每每念慈提及梦芸，他总会把话题岔开。当然他也看出了念慈和巧巧在谈恋爱，鼓励他追求爱情要锲而不舍。
梦芸也抽空陪着玉芬购物。回到宾馆后的聊天，玉芬差点把她和汉元是假夫妻的事抖出来。幸好汉元及时赶回来，自重的梦芸不想打扰他们，这才不露陷。
聪明的巧巧从妈妈的行动看出了妈妈和舅舅一定有故事，她和念慈约会时聊到这个话题，还想去证实。如此，他们来到宾馆打听，得到了汉元和玉芬不在同一房间居住的事实。
这时，假扮妻子的玉芬很努力，极为害怕会掩饰不好。对于扮演这样的角色她有些后悔。汉元温和地安慰，还把他和梦芸恋爱的过往告诉她。如此，本来约好三人去听音乐会的，她却希望汉元与梦芸结缘，装病没有去。
在音乐会现场，汉元和梦芸都专注地听着，谁都没有说话。可音乐会结束后，两人走在路上看见一对情侣在亲热，他们先是觉得尴尬，后来又情不自禁地回忆往事，还唱起了熟悉的歌曲《月随人归》，仿佛又回到了热恋的时代。
想到汉元有自己的家了，在汉元想把自己没有结婚的事告诉梦芸，她都没有给汉元机会，抢先说过去的一切都过去了，现在彼此都过得挺好的。
当汉元回到宾馆，玉芬问他是否把没有结婚的事告诉了梦芸，他说没有，并开始收拾行李要返回台湾。
收拾好行李，汉元就回家与父母辞别。父亲不明白他为什么要在中秋节走，很是伤心，在接过他给的钱，并知道他乘坐晚上九点半的飞机后，让念慈去大酒店定一桌最好的酒菜，给他和玉芬办喜酒。
可汉元与玉芬是假夫妻，他追出去拦住念慈，把事情真相告诉念慈。念慈听了去找巧巧，把这个消息告诉她。巧巧听了马上给妈妈打电话把消息转告她。
梦芸挂了电话后，立即请假去宾馆找汉元。可汉元一个人走了。她以为汉元在父母家里。到了那看见玉芬正在汉元假扮夫妻的事告诉了汉元父母。
后来，梦芸在以前和汉元经常约会的地方找到他，他决定留下来过中秋节，让玉芬先回去。
当梦芸把送玉芬去机场时，玉芬把汉元妈给的戒指交给她。从机场回到家，巧巧机智地留给她与汉元相处的空间，走出了家门。
过了愉快的中秋节，汉元要回台湾了。但他表示明年一定带着那一轮明月回来定居，开启幸福的生活。这时候，汉元父母、念慈及巧巧都和梦芸一样，期待这一天早点到来。
电影《月随人归》中，受老一辈的阻拦，明明一对相爱的恋人被拆开。男主人公汉元到台湾36年，依然放不下唯一的恋人梦芸，一直没有结婚。这份痴情和执着令人感动。
更难得的是梦芸的善良和坚强，尽管不能和相爱的人结婚，却把他家人当亲人。还允许女儿和他的晚辈恋爱，这样以德报怨的做法并不多见。
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