红气球之旅讲述了苏珊与七岁儿子西蒙在巴黎的生活。苏珊的丈夫滞留在加拿大蒙特娄大学担任客座作家，独自留在巴黎的她既是一名出色的戏剧教授，也是木偶剧编剧，正忙于筹备一部改编自中国元曲的剧作求妻煮海人，并亲自为剧中角色配音。工作和生活中的琐事接踵而来，让她几乎无暇顾及自己，只好请在巴黎大学学习电影的华裔学生宋芳担任西蒙的保姆。
一天，西蒙发现了一只无人理会的红气球。从此，他牵着宋芳穿行于巴黎的大街小巷，而那只红气球也随他们一路漂浮游荡，时隐时现，仿佛拥有自己的生命。宋芳拿起摄影机，以西蒙和红气球为主角，随手拍摄出一部电影中的电影。
转眼间，露易丝高中毕业。苏珊希望她回到巴黎申请大学，并重新整修父母留下的那套老公寓，让露薏丝搬进去居住。然而，楼下那位长期拖欠房租的丈夫友人始终不肯搬走。就在这些平凡的琐事与生活中的喜怒哀乐之间，红气球不时停驻，将拉长的影子投向巴黎街头的各个角落。它有时来到苏珊家的窗前，有时飘过塞纳河、圣母院、奥塞美术馆和蒙马特，最终缓缓飞向天际。
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