陈念（周冬雨 饰）是一名即将参加高考的高三学生，同校女生胡晓蝶（张艺凡 饰）的跳楼自杀让她的生活陷入了困顿之中。胡晓蝶死后，陈念遭到了以魏莱（周也 饰）为首的三人组的霸凌，魏莱虽然表面上看来是乖巧的优等生，实际上却心思毒辣，胡晓蝶的死和她有着千丝万缕的联系。
一次偶然中，陈念邂逅了名为小北（易烊千玺 饰）的小混混，随着时间的推移，心心相惜的两人之间产生了真挚的感情。小北答应陈念在暗中保护她免受魏莱的欺凌，没想到这一决定引发了一连串的连锁反应。负责调查胡晓蝶死因的警官郑易（尹昉 饰）隐隐察觉到校园里的古怪气氛，可他的调查却屡屡遭到校方的阻挠。

1937年，日军入侵南京，战火中，六朝古都化为废墟，众多中国军民被困城中。一支十数人的国军德械教导队余部在长官李教官（佟大为 饰）指挥下，从日军手中救出了一批教会学校女学生，而李教官等人，至此丧失了出城的机会。幸免于难的书娟（张歆怡 饰）等学生返回文彻斯特教堂，随她们一 起来到的，还有受雇远道至此收敛神父遗体的美国人约翰·米勒（克里斯蒂安·贝尔 Christian Bale 饰）。此时的南京城中，逃难的人们蜂拥进安全区和教堂寻找庇护，十四名风尘女子强行进入教堂避难，其中精通英语的玉墨（倪妮 饰）希望借助约翰的身份为一行人提供更多保护。教堂的墙壁，并不能阻挡日军的铁蹄，教堂内的人们，将面临孰生孰死的选择……