等到满山红叶时的故事发生在20世纪70年代后期的长江上。一批电影厂演员登上朝云号客轮，打破了船上原本平静的生活。正在恋爱中的吴素琴（高英饰）在与他们的接触中，逐渐了解到杨英（吴海燕饰）和张恋水（何麟饰）之间一段鲜为人知的往事。十几年前，杨英与张恋水一同就读于运河学校，日久相处之下，张恋水渐渐爱上了杨英，却始终欲言又止。因为杨英心中一直藏着一个秘密：她与哥哥杨明（丁嘉元饰）并非真正的兄妹。杨英幼年时家中遭遇不幸，年仅两岁的她被杨明的父亲（申怀琪饰）救下，此后便与杨明相依为命。成年后，杨英深深爱上了杨明。张恋水并不知情，直到杨明前来看望妹妹时，他才向杨明倾诉了自己对杨英的爱慕。杨明的回答令他意外，也揭开了这段复杂关系的真相。不久之后，杨明在一次搬移航标灯时不幸殉难，杨英由此陷入深深的悲苦之中。
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