朱允文在寻找神秘的“照妖镜”时，得到小玩子的协助出宫。朱元璋对于储位问题担忧，而高甫明带来的“女刺客”尸体其实并非张楚楚。朱允文出宫遭遇骗局，身份暴露后受追打。小玩子在得知张楚楚“死讯”后，对朱允文表白并解救了她。
在庆祝寿宴上，小玩子以“仙仙郡主”身份逗乐朱元璋，她的言行影响了朱允文的储位选择。黄子澄和淑妃的行动也牵扯进神秘事件。小玩子在新居装修中偶遇朱棣，她的生活引人注目。朱允文帮助小玩子布置府宅，却意外受伤，丁香感动后决定为他效力。
剧情发展紧张，小玩子在鸭店的活动引发一系列转折。张楚楚要求公开审理，揭露了鸭子调包的真相。小玩子出狱后与张楚楚产生冲突，朱棣的追求失败。朱元璋支持朱允文，小玩子决定归还朱允文所有东西，关系复杂。
朱允文对小玩子的了解和淑妃的介入，使得剧情更为曲折。国玺失窃，小玩子受到质疑，但朱元璋暗中保护。小玩子送出假国玺，朱元璋感动。朱棣与张楚楚重逢，面临身份转变的挑战。
朱棣决定帮助小玩子，她因立储问题心急。小玩子计划以求亲为名带朱允文逃脱，但朱允文拒绝。朱元璋病重，小玩子试图说服他传位朱棣，但最终朱允文继位。小玩子被抓，朱允文决定救她，同时面临是否杀小玩子的争议。
朱允文继承皇位后，剧情围绕朱棣、小玩子和张楚楚展开，三人命运交织，未来走向引人猜测。在古代与现代的穿越中，小玩子的未来与朱允文的重逢成为关键悬念。
穿越时空的爱恋是一个穿越时空的爱情故事。据传本剧改编自台湾言情小说天后席绢的处女作《交错时光的爱恋》，但经过证实，这部电视剧并非由绢书《交错时光的爱恋》改拍而成。《穿越时空的爱恋》的编剧是江苏文艺出版社的前编辑阡陌，阡陌先生因参与引进及推荐席绢、于晴等港台言情作家的作品而为小说迷所熟悉。作为大陆的第一部穿越剧，当年该剧创下了超过10%的很高的收视率。