En 1943, l'équipage du Memphis Belle, un bombardier américain basé en Angleterre, auréolé de la gloire de ses nombreuses missions réussies, s'apprête à regagner les Etats-Unis, où un accueil triomphal lui est promis. Auparavant, une tâche ultime et délicate l'attend : le bombardement d'une usine allemande, près de Brême. Au matin, la tension monte entre le pilote, Danny, et son copilote. Les membres de l'équipage, l'estomac noué par la peur, ont le moral au plus bas. Les choses se gâtent lorsque des chasseurs allemands abattent des avions de leur escadrille, alors qu'un épais brouillard empêche les hommes de repérer la cible avec précision...