Filmen är baserad på den sanna historien om den omöjliga kärleken mellan den dansk-norska lindanserskan Elvira Madigan och den äldre, gifte, svenske kavallerilöjtnanten Sixten Sparre. Tillsammans rymmer de till Danmark, men pengarna tar snart slut. Tragedin fullbordas på ön Tåsinge där Sixten skjuter dem båda med sin revolver.
Bo Widerberg valde den då 16-åriga Pia Degermark, som han sett på ett fotografi i en veckotidning, och skådespelaren Thommy Berggren för rollerna som Elvira och Sixten.