สายรุ้ง เป็นเรื่องราวของ เมย์ เมทีนี นางแบบลูกครึ่งสาวสวย ที่ต้องแบกรับภาระครอบครัวที่มีแต่หนี้สิน และยังต้องดูแล มัณฑนา แม่ที่ติดเหล้าและการพนันกับน้องสาวต่างพ่ออย่าง เจน เจนจิรา เพราะสิ่งที่พ่อของเจนผู้ซึ่งเลี้ยงดูเธอมาด้วยความรักสั่งเสียไว้ก่อนตาย ให้เธอดูแลน้องและแม่ จึงทำให้เมย์พยายามที่จะรักษาคำมั่นสัญญานั้นไว้ ในงานเดินแบบงานหนึ่ง เมย์ได้เจอกับ พงศธรทันทีที่เห็นหน้าเขา ทำให้เมย์ตกใจมาก เพราะเขาหน้าเหมือนพี่ภาคย์ ผู้ซึ่งเป็นรักแรกและรักเดียวสำหรับเธอ…