Wiedeń, stolica walca, rok 1907. Piękna Olympia (Sophia Loren) jest austriacką księżniczką, która – choć wygnana z rodowej siedziby za skandaliczną niedyskrecję – lekceważy matczyne życzenie, by poślubiła księcia. Zamiast tego interesuje się przystojnym Charliem Fosterem (John Gavin) – amerykańskim inżynierem górnictwa przebywającym w Wiedniu, któremu udaje się zyskać przychylność jej ojca księcia Philipa (Maurice Chevalier).
Inspirowana prozą Louisa L’Amoura, pisarza wyspecjalizowanego w tematyce Dzikiego Zachodu, "Piękna złośnica" ukazuje dzieje wędrownej trupy teatralnej Healy Dramatic Company podróżującej po Zachodzie w latach 80. XIX wieku. Jej członkowie dzielą czas między wywoływaniem emocji na scenie i utarczkami z wrogo nastawionymi widzami, zniecierpliwionymi dłużnikami i podejrzliwymi szeryfami. W poszukiwaniu sposobu na zaspokojenie oczekiwań publiczności, prowadzący wspólnie zespół Angela Rossini (Sophia Loren) i Tom Healy (Anthony Quinn) przydają pikanterii swym komicznym niepowodzeniom.
Historia pary wdowców włoskiego pochodzenia, którzy próbują zbliżyć się do siebie. Na drodze do ich szczęścia staje dorosła już córka, chorobliwie zazdrosna o swego ojca.
Szef policji obejmuje stanowisko w spokojnej wiosce, gdzie zakochuje się w lokalnej piękności. O jej względy zabiega jednak także jego nieśmiały podwładny.