1937年12月13日，侵華日軍攻陷時為國民政府首都的南京，部分官員棄城逃亡。但仍有許多官兵留守，誓死保衛這個大廈將傾的城池。宋希濂部軍官陸劍雄（劉燁 飾）協同戰友與日軍展開了激烈的巷戰，他們微弱而頑強的抵抗最終被壓制，數以萬計的中國軍民成為俘虜，在槍炮聲中血染長江。
在抵抗最終失敗之後，數十萬中國軍民遭到殘忍殺戮，南京全城淪為壹片死地。唯壹尚有生機存留的，就是位於金陵女子學院的“安全區"。大量的難民湧到這裏尋求救助。南京安全區國際委員會主席拉貝、歸國女教師姜淑雲（高圓圓飾）、金陵女子學院魏特琳女士，積極營救中國難民，用他們的勇敢和堅毅與日本人周旋，但獸性大發的日軍早已虎視眈眈盯上了藏身於此的中國婦女。
於是舞女小江（江壹燕飾），雖然生存在社會的最底層，但在國家危難的時刻，為了拯救其他婦女，她堅定地站了出來。唐先生（範偉飾）這樣懦弱的知識分子，雖然對兇暴的日軍小心應付，委曲求全，為了保護家人而出賣同胞，但在痛失愛女和小姨子後，難掩良心的詰問，最終選擇把生的希望留給別人。日兵角川（中泉英雄 飾），在這場戰爭中，作為占領者，在日軍對中國人的殺戮中，他從壹個士兵變成壹個麻木的機器，沒有靈魂的人是可悲的，他活在空虛和罪惡之中，逐漸走向崩潰。最後，他在痛苦的折磨中把槍口對準了自己。
《南京！南京！》開啟了壹個新的視角，告訴人們——南京是壹座抵抗之城。不論是軍官陸劍雄、歸國女教師姜淑雲、還是舞女小江、拉貝秘書唐先生，都在用自己的方式作著抵抗，正如70多年前，我們的先烈，用他們的血肉之軀在這座死亡之城浴血奮戰著。這，是壹部中國人拯救中國人的歷史。角川最後的崩潰和自殺預示了日本在這場戰爭中必將覆滅的結局，而活下來的小豆子卻代表著中國的希望，蒲公英的種子會隨風飄向中國每壹個角落。