1938年，瑞士苏黎世。青年作曲家，犹太人罗伯特和德国歌女维莉正在热恋中。罗伯特的父亲门得松正在领导一个帮助犹太人逃离德国的秘密组织，担心儿子和维莉的关系会给秘密小组带来危险，遂设下圈套，在罗伯特去德执行任务时，准许维莉随他同行。返回瑞士时，边防拒绝维莉入境。 　　留在德国的维莉只有靠唱歌维持生计。谁知她的一首《莉莉·玛莲》，引起了德军将士的强烈反响。在军中广为流传，无论是硝烟弥漫的战场，还是稍显宁静的哨厅、军营，军官将士们无不沉浸在歌声中，或许是战争的惨烈和噪杂，歌声中传达的正是人们渴望已久的和平与温馨。这首歌经过德军高官乃至上流社会的有意支持，从而一举成名。维莉也成了令人注目的明星。罗伯特在瑞士终日思恋情人，通过广播听到了维莉的歌声，他冒险来到德国，维莉向他坦露心迹，两人情意缠绵，却不知身处险境。在盖世太保的监视下，罗伯特离德之前遭逮捕。 　　为了营救罗伯特，维莉接受了地下组织的任务，冒死寻到揭露德军集中营屠杀战俘的胶卷，在德、瑞边境交界处，用胶卷交换罗伯特和其他难友。 　　而维莉却遭监禁。罗伯特了解了维莉冒死寻来胶卷救他，他按组织安排冲入电台，向德士兵广播，告知他们唱《莉莉·玛莲》的维莉在集中营被害，而德军将士也对维莉的歌怀恋不已，于是维莉最终离开集中营，再次登台。 　　战争结束了，维莉风尘仆仆地到瑞士来找罗伯特，却看到罗伯特已成为一名卓有成就的音乐家，身边已经有了妻子米里安。维莉竭力克制着内心的悲伤，黯然离去。