Les dix jeunes hommes d'équipage du Memphis Belle, bombardier B-17 basé en Angleterre, n'ont plus qu'une mission, leur vingt-cinquième, à effectuer avant de rentrer aux États-Unis où les attend un accueil triomphal. D'abord retardés par la météo, ils s'envolent pour Brême où doit être détruite une usine de constructions d'avions. Là les attendent cinq cent canons de DCA, les attaques de chasseurs Messerschmitt dont l'un, touché, coupe en deux dans sa chute un autre bombardier de l'escadrille... Peurs, hésitations, moments de panique et d'horreur obligent le Memphis Belle à s'y prendre à deux fois pour toucher la cible en évitant d'atteindre les bâtiments civils.