晚清年间的浙江余杭县仓前镇。一日，年轻貌美的小白菜在一家酒楼巧遇帮人写诉状的杨乃武，杨乃武顿为小白菜的美貌吸引，而小白菜又正好租下了杨乃武家的房子。杨乃武怜惜小白菜的身世，让她帮忙整理新书房和做些杂活，以贴补家用。二人朝夕相处，小白菜从此迷上了杨乃武的多才潇洒。这事被丫鬟葛三姑察觉，二人将葛三姑哄住，葛三姑答应守密。小白菜要托付终身，杨乃武许诺等他中举，就帮小白菜与葛小大解除婚约，自己休掉杨詹氏，然后娶她为妻。二人互换信物。小白菜满心欢喜，日夜憧憬，但想到就要与自己的未婚夫葛小大圆房，不免忐忑。杨乃武与小白菜的私情终于被杨乃武的妻子杨詹氏和姐姐杨淑英发觉，迫于压力，答应斩断私情，专心乡试，求取功名。但杨乃武仍割舍不下，不时与小白菜相会。杨詹氏则提醒葛小大应尽快与小白菜圆房。这引起了沈喻氏和葛小大的警觉，他们商量尽快从杨家搬出来。小白菜并找杨乃武商议。杨乃武劝小白菜要以名节为重，即刻斩断私情。小白菜愤而生恨，指责杨乃武只顾功名，枉负真情。搬出杨家后，小白菜以葛小大流火病未好为由拒绝马上圆房。余杭知县刘锡彤的儿子刘子和在盂兰会上被小白菜迷得神魂颠倒。刘锡彤的师爷陈竹山设计让刘子和迷奸了小白菜。小白菜痛不欲生，葛三姑从旁相劝。刘子和发现自己再也难以割舍，真心终于感动了小白菜，二人生情，时常幽会。刘子和决心改头换面，誓娶小白菜。但碍于葛小大，又找陈竹山想办法。正好葛小大流火病又犯，陈竹山想出毒计，趁葛三姑来爱仁堂买药时偷换上桂圆和洋参。杨乃武中举后回乡摆宴席。他亲自到小白菜家请其全家参加，赶上葛小大一人病在床上。说明来意后，被葛小大赶走。出门不远被葛三姑看见。葛小大旧病复发，小白菜煎了已掉包的药给他喝，很快病情加重后惨死。沈喻氏发现尸体变样，口鼻流出血水，便怀疑儿子是中毒而死。沈喻氏于是让地保王林写了呈词并到县衙击鼓叫冤，直指小白菜与奸夫合谋害死了葛小大。刘锡彤审问小白菜，小白菜喊冤。刘在葛家人要求下开棺验尸。在仵作沈祥查验下，竟认定葛小大中砒霜毒而死。在威逼之下，小白菜招供是杨乃武毒死了葛小大。刘锡彤呈报并贿赂杭州知府陈鲁，要求革去杨乃武的举人身份。陈鲁报浙江巡抚杨昌浚，杨昌浚即向朝廷具题。慈禧召见朝中翁同龢进宫，谈起杨昌浚的具题，翁同龢认为案子必须审明后方可定论。刘锡彤接到批文，立即派人前去将杨乃武带到县衙，杨乃武与小白菜当堂对质。小白菜心中有苦说不出。刘锡彤用大刑审杨乃武，杨乃武终于屈打成招。刘锡彤叫陈竹山大清刑律拟定了“小白菜谋杀亲夫，凌迟处死，杨乃武奸夫起意谋夫夺妇，斩立决”罪名报省。杨案到了杭州知府。陈鲁的刑名师爷周正从案卷中发现有破绽，要知府将杨案所有人犯提进省来亲审。刘锡彤贿赂了陈鲁，陈鲁决心将杨案定成铁案。小白菜在大堂上仍咬定杨乃武。而杨乃武大叫冤枉，陈鲁当即暴打杨乃武。并逼问毒药从何而来。杨乃武胡编了一个人，当证词取来，杨乃武万没想到自己胡编的还真有其人，顿时绝望。正当杨乃武已经绝望时，他的好友陈丹突然来看望他。告之此事朝廷重审时一定要翻供。庭审当夜，刘子和来到狱中，劝小白菜还是要咬住杨乃武是奸夫。再次开审，小白菜果然又咬住杨乃武，杨乃武当场昏死过去。翁同龢已调阅所有杨案的案卷，深信此案是冤案，并发现牵涉到众多浙江官员，便见慈禧，力陈借此机会打击地方实力派。慈禧派学政胡瑞澜去查办此案。胡瑞澜到了浙江连夜审问杨乃武和小白菜，直审得二人筋疲力尽。最终以“此案原拟罪名，查核并无出入”报奏朝廷，并亲笔写下《招册》。此时，杨詹氏在绝望之中悬梁自尽。