《黄河绝恋》故事开始于抗日战争时期，美国飞行员欧文在执行任务时飞机被日军击中，被迫跳伞降落在中国西部黄河边。他被八路军女战士安洁和游击队长黑子所救。三人一路躲避日军追捕，穿越黄土高原。在这个过程中，欧文逐渐被中国军民的坚韧和勇敢所打动，与安洁也产生了深厚的感情。然而，黑子在一次战斗中不幸牺牲。最后，他们来到黄河边，却又遭遇日军包围。为了让欧文带着记录侵华证据的胶片安全离开，安洁毅然拉响手榴弹与敌人同归于尽，纵身跳下黄河。这部影片通过欧文的视角，展现了中国军民在抗战中的英勇无畏，以及一段跨越国界的动人情感。