1944年秋，日军在太平洋战争中节节溃败。海军中将大西泷治郎（伊武雅刀饰）提议组建空军特攻队轰炸敌舰，用仅存的兵力与敌人周旋到底。关上尉（的场浩司饰）迅速着手实行中将的计划。

几个月后，美军展开登陆战。日军在鹿儿岛知览机场设立特攻基地，全力死守冲绳。机场附近的富屋饭馆是军队指定的用餐场所，经营饭馆的鸟滨登芽（岸惠子饰）满怀慈爱地守望着这群年轻的飞行员，队员们都把她当作母亲看待。知览女子高中的学生们也被派到基地帮忙，其中包括登芽的女儿礼子（多部未华子饰）。

一天，板东少尉（洼冢洋介饰）来找登芽。他受命即将出击，临行前希望登芽能给他的家人带话。于是，不太会写字的登芽一字一顿地替板东撰写家书。

田端少尉（筒井道隆饰）数度出击未果，因此遭到了同僚们的非难。田端告诉登芽：“日本会战败。”一边的中西少尉（德重聪饰）闻言大怒，拔拳痛殴田端，斥责他是胆小鬼。中西在空袭中救了的一枝（中越典子饰），两人由此互生好感。中西认为，为了守护所爱之人慷慨赴死是自己的使命。

板东出击失败重返基地后，被编入中西麾下。登芽因为帮队员私传信件而被宪兵队逮捕。板东只身潜入宪兵队本部营救登芽却没能成功。登芽获释后，悲愤地质问宪兵上尉，为何要用严格的门禁和搜检盘查来对付这些准备捐躯的年轻人们。

中西部队即将出击。队员们分别用自己的方式渡过人生最后的夜晚。河合中士（中村友也饰）告诉登芽，自己死后会变成萤火虫回到这里。大岛茂夫（古畑胜隆饰）来到家门前，犹豫良久还是没有进门见祖父一面，对着大门深鞠一躬后转身离开。板东在富屋饭店见到了父亲（寺田农饰）和年幼的弟弟们，回忆起一家人幸福的日子。中西则走访了一枝的老家，向心上人做最后的告别。

第二天，登芽目送着他们起飞奔赴战场……