《明月几时有》的故事发生在1940年代的香港。少女方兰（周迅 饰）与母亲（叶德娴 饰）相依为命，并将家中二楼出租给作家茅盾（郭涛 饰）和他的妻子孔德沚（蒋雯丽 饰）。方兰热爱茅盾的作品，从文字中感受到强烈的革命热情与深厚的民族气节，但对身边日益动荡的局势和紧张的政治氛围，她几乎一无所知。
刘锦进（彭于晏 饰）是一名身手矫健的进步青年，受组织委托负责护送滞留香港的一批重要文人返回大陆，茅盾一家也在名单之中。一次意外中，方兰被卷入这场充满危险的行动，并在刘锦进的建议与鼓励下加入革命队伍。自此，她和母亲一同被卷入时代洪流之中。
