Después de destruir accidentalmente uno de sus propios tanques, el teniente coronel Nathan Serling vuelve a casa. La armada oculta el incidente y asigna a Serling la misión de investigar a un piloto de helicóptero que está a punto de convertirse en la primera mujer en recibir la medalla de honor. Pero testimonios falsos obstaculizan la búsqueda de la verdad cuando Serling intenta descubrir los misterios que rodean su muerte.

Memphis Belle es uno de los bombarderos del ejército aliado más conocidos de la Segunda Guerra Mundial. Los diez jóvenes americanos que componen su tripulación, han sobrevivido a veinticuatro incursiones, y esperan recibir instrucciones para su última misión antes de volver a casa. Piensan que se tratará de algo sencillo, pero para su sorpresa, reciben la orden de bombardear Bremen, Alemania. Ésto supone un gran riesgo, y posiblemente alguno de ellos pierda la vida.