Mai 1943, base aérienne américaine en Angleterre. L'équipage du bombardier B-17 "Memphis Belle" s'apprête à effectuer sa vingt-cinquième et dernière mission au-dessus de l'Europe occupée — la mission qui leur permettra de rentrer chez eux. Dix jeunes hommes, liés par des mois de guerre aérienne et de peur partagée, doivent affronter une dernière fois les chasseurs allemands et les tirs de la DCA au-dessus de Brême. Le film s'inspire du documentaire *Memphis Belle: A Story of a Flying Fortress* (1944) et des événements réels qui ont entouré cet équipage légendaire.