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。