Therese er af sin fader, en succesrig finansmand med ydmyge aner, blevet presset ind i et kærlighedsløst ægteskab med en politiker. greve Martin-Bellême. Hun har en affære med husvennen Robert Le Mènil; men i et øjebliks irritation over, at denne hellere vil på rævejagt end være sammen med hende, accepterer hun en invitation til at tilbringe sommeren hos den engelske poet Vivian Bell i Fiesole.

Hun rejser til Toscana ledsaget af den dydige madame Marmet og den gamle digter og rebel Choulette. I Firenze (titlens "røde lilje" refererer til byens gamle symbol) møder hun billedhuggeren Jacques Dechartre. De to forelsker sig vildt og voldsomt i hinanden, men Thereses gamle elsker, Le Mènil, er jaloux og vil ikke acceptere, at hun har fyret ham som elsker.

Anatole France har hentet en del af handlingen i sit eget samliv med elskerinden Leontine Lippmann, og optræder selv i romanen i skikkelse af såvel forfatteren Paul Vence og elskeren Jacques Dechartre.