南京！南京！以1937年12月13日南京沦陷为背景，讲述这座当时作为国民政府首都的城市在战火中的苦难与人们的抉择。部分官员弃城逃亡，仍有许多官兵选择留下，誓死守卫这座已风雨飘摇的城池。宋锡濂部军官陆剑雄（刘烨 饰）与战友并肩作战，在街巷中顽强抵抗日军，但最终寡不敌众，抵抗被彻底压制，数以万计的中国军民沦为俘虏，鲜血伴随着枪炮声染红长江。
金陵女子学院安全区内，女教师姜淑云（高圆圆 饰）四处奔走，竭力救助前来避难的同胞，却不得不面对日军对藏身其中妇女的觊觎。拉贝的秘书唐先生（范伟 饰）处处谨慎周旋、委曲求全，为保护家人做出了错误选择，也因此付出代价。舞女小江（江一燕 饰）身处逃亡与避难之中，依然不愿舍弃女性的柔媚，而她在关键时刻作出的决定，也让这份柔弱外表下显露出坚强的一面。随部队进入这座满目疮痍的城市后，日本人角川（中泉英雄 饰）亲眼见证了人间炼狱般的景象，心灵受到前所未有的冲击。硝烟弥漫、血流成河，在残酷的大时代里，每个人都必须承受命运的重压，并在生死关头作出痛苦选择。
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