故事發生在三十年代的上海，顧維邦（楊佑寧飾）是一位名不見經傳的小導演，一次偶然中，他遇見了名為夢思凡（林心如飾）的女明星，兩人一拍即合，決定拍攝一部愛情驚悚電影，顧維邦為其取名為《夜半歌聲》。一切都進行的很順利，演員們紛紛入駐劇組，只等待開拍。顧維邦將拍攝地點選在了麗宮電影院，雖然很多人告誡他這里曾經發生過聳人聽聞的靈異事件，不宜久留，但固執的顧維邦毫不在意。果不其然，沒過多久，劇組里就接連發生了許多怪事，直到扮演男主角的演員離奇死亡，眾人才發現事情已經如此嚴重。顧維邦的未婚妻麥麗斯（黃幻飾）來到劇組想要調查事件的真相，卻牽扯出了一段顧維邦和夢思凡之間的塵封舊事。