1823. Le carbonaro Pietro Missirilli vient à Rome y exécuter un traître. Son acte accompli, il est capturé et enfermé au château Saint-Ange, dont il réussit à s'évader. Blessé, il est aidé par le prince Vanini, un libéral qui, sur l'insistance de sa maîtresse, la comtesse Vitelleschi, dont Pietro avait attiré l'attention, le cache dans son palais. Vanina, fille du prince, découvre sa présence et s'émeut. Bientôt, les jeunes gens s'aiment.
Pietro doit retourner en Romagne auprès de ses compagnons de lutte, Prétextant un séjour sur ses terres, Vanina le suit. Mais des désaccords apparaissent entre eux : elle est exigeante, possessive, alors que Pietro, tout à ses idéaux de justice et d'unité nationale, supporte mal les limites que lui impose Vanina, et dit préférer son engagement patriotique à son amour pour elle. D'autant qu'il faut être prudent : l'Eglise suscite la répression contre les Carbonari.
Comprenant que Pietro lui échappe. Vanina, un jour où il est en sa compagnie, dénonce ses amis politiques. Le jeune homme se livre à la police. Vanina tente une ultime démarche auprès du cardinal Savelli pour le sauver. Elle revoit Pietro dans sa prison et lui avoue ce qu'elle a fait. Il la repousse avec dégoût. Alors que le révolutionnaire condamné marche à la mort. Vanina, désespérée, cherche refuge dans un couvent.
Rossellini change la conclusion de la nouvelle de Stendhal. Chez Stendhal, la princesse Vanina épouse le neveu du cardinal Savelli. Elle trahit ainsi son amour et retourne dans une société qui l'ennuie et qu'elle méprise. Dans le film de Rossellini, elle entre au couvent, elle reste fidèle à son amour et à elle-même.
De même que la fin est plus morale, plus ostensiblment tragique, Rossellini traite avec sérieux l'histoire d'amour entre la jeune princesse et le révolutionnaire. Il renonce ainsi à l'ironie très mordante de Stendhal envers ses personnages, notamment Vanina.