《一半是火焰，一半是海水》讲述了两个游手好闲的北京青年张明和胖子的故事。他们靠冒充警察敲诈富商为生，也常在街头搭讪年轻女性，寻找所谓的刺激。一次偶然的相遇中，张明认识了某大学外语系学生吴迪。尽管两人身份和生活背景截然不同，却意外产生了感情。
张明的玩世不恭和吴迪的浪漫纯真形成了强烈反差，吴迪很快深深爱上了他，并对这段感情始终忠贞不渝。然而，张明不过把这场恋爱当作消遣，丝毫没有珍惜吴迪的真心。遭受打击的吴迪逐渐走向自我放弃，甚至以出卖肉体的方式堕落，最终为此付出了生命的代价。与此同时，张明在一次抓捕行动中被捕入狱。
三年后，张明刑满获释，前往某海滨城市养病。途中，他遇见了性格爽朗的女大学生胡昳。胡昳身上那种似曾相识的气质，让张明不由想起吴迪，也让他终于真切感受到，自己当年给那个纯洁女孩造成的伤害已经无法挽回。本片根据王朔同名小说《一半是火焰，一半是海水》改编。
剧情片