No ano de 1943 em uma base aérea da aeronáutica norte-americana, quatro oficiais e seis alistados compõem os integrantes do Memphis Belle, um bombardeiro apelidado dessa forma pela namorada do capitão Dennis Dearborn. O grupo já completou com sucesso 24 missões e está prestes a realizar a última missão que permitirá que eles voltem para casa. Porém, o alvo é Bremen, na Alemanha, uma cidade muito bem defendida e que tem provocado muitas baixas no exército.