Seit Wochen schon hat die Marine-Stabsärztin Dr. Karen Stendal (Christina Plate) keine Nachricht mehr von ihrer großen Liebe Gregor Simonis (Miguel Herz-Kestranek) erhalten, mit dem sie eine heimliche Affäre hat. Der Kapitän des stattlichen Segel-Schulschiffs Albatros durchkreuzt den Atlantik auf dem Weg nach Lissabon. Als Gregors Bordarzt erkrankt, ergreift Karen die Gelegenheit und lässt sich als Vertretung des Mediziners auf die Albatros abkommandieren. Wider Erwarten bereitet Gregor seiner Geliebten einen kühlen Empfang. Auch in den kommenden Tagen und Wochen bleibt Gregor seltsam zurückhaltend. Der Kapitän verweist immer wieder darauf, dass er ein verheirateter Mann ist und außerdem eine Vorbildfunktion gegenüber der Mannschaft erfüllen muss.

Doch Karen spürt, dass diese Gründe vorgeschoben sind. Schließlich existiert Gregors Ehe seit geraumer Zeit nur noch auf dem Papier. Umso intensiver buhlt der unsympathische Obergefreite Brengel (Christian Kahrmann) um die Gunst der attraktiven Schiffsärztin. Während eines zweitägigen Landgangs in Lissabon bedrängt der erfolgsverwöhnte Offiziersanwärter Karen so sehr, dass sie sich nur noch mit einer Notlüge retten kann: Karen gibt vor, mit dem Journalisten Thomas Sand (Mark Keller) verabredet zu sein, der an Bord der Albatros gekommen ist, um eine Reportage über Frauen in der Marine zu schreiben. Dabei lernt sie ihn näher kennen, und aus der nicht geplanten Begegnung entwickelt sich eine intensive Affäre.

Doch als die Albatros ihre Reise fortsetzt, erfährt Karen schließlich den wahren Grund für Gregors abweisendes Verhalten. Er leidet an einem inoperablen Hirntumor und hat nur noch kurze Zeit zu leben. Karen steht nun zwischen zwei Männern. Aber sie weiß, dass Gregor sie in dieser schweren Situation dringender braucht.

"Liebe unter weißen Segeln" bietet eine aufwendig inszenierte, spannende und dramatische Liebesgeschichte auf hoher See. Gedreht wurde an effektvoll fotografierten Originalschauplätzen auf dem Atlantik, in Lissabon und in Frankreich.