Trái Tim Mùa Thu mở đầu bằng sự cố tráo đổi con vô tình tại nhà hộ sinh, khiến Eun Suh lớn lên trong vòng tay yêu thương của gia đình Joon Suh mà không biết mình là con nuôi. Mọi chuyện vỡ lở sau một vụ tai nạn giao thông, buộc Eun Suh phải trở về sống cùng mẹ ruột trong hoàn cảnh khó khăn, còn gia đình Joon Suh quyết định chuyển sang Mỹ sinh sống, chia cắt hai anh em từ thời thơ ấu. Nhiều năm trôi qua, Joon Suh trở về tìm lại người em gái năm xưa và gặp lại cô khi cô đang làm việc tại khách sạn do Han Tae Suk quản lý. Cuộc hội ngộ đánh thức những ký ức sâu đậm và giúp họ nhận ra tình cảm dành cho nhau đã vượt qua ranh giới tình anh em. Thế nhưng, hạnh phúc vừa chớm nở đã bị thử thách bởi những rào cản từ đính ước cá nhân cùng biến cố nghiệt ngã ập đến với Eun Suh. Bộ phim truyền hình Hàn Quốc dài 16 tập thuộc thể loại tâm lý tình cảm và chính kịch, có thời lượng 60 phút mỗi tập. Tác phẩm gắn liền với sự tham gia của dàn diễn viên gồm Song Hye-kyo, Song Seung-heon, Won Bin và Moon Geun-young.