故事发生在三十年代的上海，顾维邦（杨佑宁饰）是一位名不见经传的小导演，一次偶然中，他遇见了名为梦思凡（林心如饰）的女明星，两人一拍即合，决定拍摄一部爱情惊悚电影，顾维邦为其取名为《夜半歌声》。一切都进行的很顺利，演员们纷纷入驻剧组，只等待开拍。顾维邦将拍摄地点选在了丽宫电影院，虽然很多人告诫他这里曾经发生过耸人听闻的灵异事件，不宜久留，但固执的顾维邦毫不在意。果不其然，没过多久，剧组里就接连发生了许多怪事，直到扮演男主角的演员离奇死亡，众人才发现事情已经如此严重。顾维邦的未婚妻麦丽斯（黄幻饰）来到剧组想要调查事件的真相，却牵扯出了一段顾维邦和梦思凡之间的尘封旧事。

这是四个与爱情有关的故事：审计员高远（文章饰）三年来重复着两地奔忙的工作，在他前往外地送交一份重要文件之时，机场安检员石晓琳（白百何饰）却将他扣留，耽误了航班的高远大怒，却发现石晓琳对他非常了解……；数学教师王勇（郭涛饰）与妻子雪莲（张静初饰）结婚多年，在朋友的启发下决定要个孩子，然而这对爱人的怀孕战役进行的异常艰难……；阿美（莫文蔚饰）与情人遭遇因信号灯故障引起的车祸，阿美轻伤，而情人重伤昏迷，而这场车祸，似乎由阿美的丈夫云山（戴立忍饰）一手策划……；跳伞运动员嘉欣（黄幻饰）因吸毒被跳伞队开除，运动生涯宣告结束，她的男友兼搭档海桥（段博文饰）决定不惜一切代价挽救她……