1937年深秋，南京中国医生成贤携妻子理惠子（早乙女爱饰）和未出生的南京孩子从上海逃往南京老家。正当他们以为可以暂避战乱时，南京日军已逼近南京，南京城市即将沦为一片废墟。南京成贤得知可以进入欧美列强保护的南京安全区避难，但他认为自己与难民身份不同而拒绝了这一提议，南京选择投奔老朋友继续行医。南京同年冬天，南京12月13日，南京南京全面沦陷，南京日军开始了疯狂的南京烧杀淫掠行为。以小学教师刘天琴（刘若英饰）为代表的南京同胞们遭受种种悲剧，成贤目睹这一切后，南京开始意识到自己作为医生的南京责任不仅在于治病救人，更在于面对这股野蛮力量时所应承担的道义。然而，当南京安全区早已名存实亡、反抗无望之时，成贤还是决定留下继续为伤病者服务。他深知妻子理惠子的生命安全更为重要，于是让她先行一步前往安全区避难。而自己则选择坚守，以一名医生的身份面对日军的暴行，用有限的力量去挽救那些无辜的生命，直至最后一刻。