夜幕深沉，城市的霓虹驱散了黑夜的伪装，却驱不散街头的喧嚣。时钟的指针渐渐靠近午夜十二点，旧港区大部分的店铺都结束了营业，熙熙攘攘的人流也渐渐散去，而有一家店却刚刚点亮门口的灯笼。
这是家奇怪的店。
推开门，有些老旧的装修在昏黄的灯光下却显出几分温馨。店面不大，大堂中央用几条木桌板凳围成一个正方形，桌上简单摆放着干净的木筷和调料。店里有两条奇怪的规矩：第一，它的菜单仅有大锅菜，啤酒，白酒三样，而且酒类限量，但要是客人有格外想吃的菜，要是老板会做也可以做。第二，它只在晚上十二点到早上七点营业。
所以，大家称这是——深夜食堂。
围桌中央，中年模样的老板正忙碌地准备今天的食材。他约莫四十来岁，穿着蓝色的宽袖衣袍，脖子上围了一条雪白的毛巾，乱糟糟的头发和胡子有些颓废，左眼附近有一道半圆的疤，笑起来却格外平易近人，手艺也很棒。也许正是因为这样，这家店的生意，意外的还不错。
咚咚咚，你看，客人来了，呵，又是那几个。
阿忠是每天来得最早的客人，五十来岁，及肩的长发扎在脑后，斑白的络腮胡子，个子高挑，他最大的兴趣是到俱乐部看美女表演。
坐在阿忠旁边的是郝建二人组——胖胖的是郝用，是一名设计工作人员，属于一刻不得闲的现代人；梳中分的是孙建，保险业务员，每天的工作就只有客户跟业务，忙得像一个停不下来的陀螺。两个人在下班后，总是来点杯啤酒配炸鸡，结束一天的疲劳。
紧跟着进来的是泡面三姐妹——穿黑色制服的长发美女是学霸芸小姐；爱打扮的短发美眉是爱马仕，人如其名，名牌的崇拜者；最后加入这个团体的是头戴白花，身穿白色公主裙的伊丽莎白。三个人因为都喜欢吃泡面而结识，也是店里有名的剩女。
喜欢翘兰花指的花衬衫男士是小寿叔，在附近经营了一家俱乐部，也算是小有成就。他每天都打扮的美美的，号称是这个城市里最美的男人。每次来到食堂，他最爱点的是鸡蛋卷。
最后一个来的是马玲玲。她画着浓妆，波浪卷长发，是一位性感火辣的美女，也是旧港区最有名的俱乐部歌舞秀的表演者。她常用最快的速度爱上一个男人，吃的食物也会随着她爱上的男人而改变。
这些客人拥有不同的职业和经历，彼此本应风马牛不相及，却因常来这家食堂成为了相熟的朋友，这也是一种缘分。
哦，还有两位新朋友——穿黑西装带墨镜的阿龙，和他黄头发红皮衣的小弟阿贤。阿龙是这附近非常有名的人物，但第一次来他可不是这么客气，凶神恶煞的进来，不但吓跑了客人，还点了一堆乱七八糟的菜找茬，当然，最后被老板用一份煎红香肠配啤酒征服了。从那以后，他偶尔也会过来。
这天晚上，三姐妹正在吃泡面，伊丽莎白突然叹起气来。原来，最近她在公司员工食堂遇见了一个叫张轩的优秀男生，并对他一见钟情，但今天她却意外发现张轩和公司另一位女职员有暧昧，更要命的是这位女员工年纪轻身材好，自己各方面都没有胜算，这让她十分失落。
伊丽莎白渴望遇到一位绅士的男人，芸小姐却教导她要有自己的姿态，对于男人的讨好一概置之不理。爱马仕却觉得伊丽莎白要主动制造机会，欲擒故纵，激起男人的征服欲。这矛盾的观点让伊丽莎白十分纠结，她决定都试一试。果真，当她假装摔倒时，张轩主动扶了她，并约她去看电影。
令人惊喜的是，爱马仕也收到了一个男网友的约会，两个姐妹感情都有进展，唯独女博士芸小姐却毫无进展，这让她十分沮丧。同时，感情的分享也让三姐妹的感情越来越好。
这一天，深夜食堂还没开门，没有去处的泡面三姐妹坐在河边，一边喝酒一边诉苦。芸小姐从小非常听爸爸妈妈的话，没有早恋，好好学习，一路读到了博士，现在却被人不停问为什么不结婚。她苦笑着说自己没有学习过怎么谈恋爱，也不会谈恋爱。爱马仕收入很高，长得漂亮，也非常时髦，但却不知道为什么被剩下了。伊丽莎白说她才是最莫名其妙的，从小到大，只是想找个顺眼的谈恋爱，却不停的被骗，因为别人都觉得她太蠢了。她问爱马仕和芸小姐，她是不是真的蠢，爱马仕和芸小姐笑而不语，这让伊丽莎白十分抓狂。三个女生就这样在河边一边喝酒，一边痛哭，分享诉说着自己的孤独和寂寞。
伊丽莎白将张轩带到深夜食堂，说自己请客，并请求老板做最好吃的东西给张轩。她主动将爱马仕和芸小姐介绍给张轩，四人正准备玩游戏，爱马仕接到约会电话，急急忙忙地离开了。过了一会儿， 伊丽莎白也被经理的电话叫走，无奈的她保证自己会马上回来就匆匆离开了。被单独留下的芸小姐十分尴尬，她约张轩一起喝酒，一来二往，张轩提议两人换个地方继续喝。
这一天，爱马仕和伊丽莎白一起蒸桑拿敷面膜，爱马仕气愤的说和自己约会的男网友是个骗子，说自己是个富二代，吃饭的时候居然要求AA。伊丽莎白傻笑说自己和别人吃饭都是主动要求买单，爱马仕告诫她不要傻乎乎的，男人舍得给女人花钱才证明他想跟你继续。爱马仕一边说一边刷朋友圈，翻到芸小姐最近发的一些很感性的朋友圈忍不住和伊丽莎白分享，猜测她是不是谈恋爱了。伊丽莎白翻出自己的手机也准备看看，却发现芸小姐屏蔽了自己。
这天深夜食堂里，芸小姐不停的发消息，爱马仕猜测她是不是谈恋爱了，问她朋友圈为什么要屏蔽伊丽莎白？芸小姐说漏嘴她和张轩交往的事情，甚至两人在酒后迈出了最后一步，这让爱马仕有些无法接受。芸小姐辩解说张轩和伊丽莎白没有确定关系，自己不是横插一脚，而且爱情是不分先来后到，它是自私的。正在两人争吵时，伊丽莎白来了。毫不知情的她像平常一样和两人打招呼，芸小姐不自然地转移话题，爱马仕则是在一旁出言讽刺，这让伊丽莎白觉得今晚的气氛十分不对劲。
几天后，爱马仕和张轩的公司一起合作广告方案，主要由两人负责。会议后，张轩主动夸赞爱马仕说她很厉害，也很特别，和伊丽莎白和芸小姐不一样。心照不宣的爱马仕故意说张轩这样夸自己伊丽莎白会不高兴，张轩却说自己和伊丽莎白只是普通朋友。爱马仕又问他和芸小姐呢？张轩辩解说大家都是成年人，只是各取所需罢了。气愤的爱马仕拿起桌上的水泼到张轩脸上，转身离开了。
这天晚上，伊丽莎白来到深夜食堂却没有像往常一样做到两姐妹的中间。一向不喝酒的她向老板要了一杯白酒，一口气喝光，不停咳嗽起来。爱马仕关心地问她怎么了？伊丽莎白质问芸小姐为什么要这样对自己。芸小姐一脸无辜，伊丽莎白才说出她已经知道她和张轩好了。芸小姐问爱马仕，不是答应自己不告诉伊丽莎白的吗？伊丽莎白这才知道，原来所有人都知道了，只有自己像个傻瓜一样被瞒在鼓里。爱马仕告诉争吵的伊丽莎白和芸小姐，张轩是个花心的渣男，但两人都不信。伊丽莎白觉得自己被欺骗了，她说自己和两人不是姐妹，也不会和她们这种老女人当姐妹，三人就这样吵吵闹闹，不欢而散。
过了几天，伊丽莎白来到深夜食堂。她吞吞吐吐地问老板另外两个姐妹最近来了吗？老板说很久没来了。伊丽莎白满怀期待地问他觉得她们还会来吗？老板说应该还会。这不确定的语气让伊丽莎白立刻红了眼睛。她哽咽着说其实她并不是因为张轩和两姐妹吵架，而是不明白为什么她们要合伙骗她，从小她就没什么朋友，而她把爱马仕和芸小姐真的当成好朋友，难道她们对自己的友谊是假的吗？老板语重心长地说这可能只是善意的谎言。伊丽莎白说自己很期望再见到她们却又怕见到她们，这让她十分纠结。
又过了几天，芸小姐和爱马仕先后脚到了深夜食堂，两人却各自坐在一角，气氛十分尴尬。这时，伊丽莎白推门进来了，看见两人在她转身准备离开，却被老板叫住了。老板说自己做了特别的泡面，伊丽莎白犹豫了一下，还是留下了。三个女孩子一起吃着老板特意送的老坛酸菜蟹面，爱马仕告诉两人，张轩已经结婚了，他傍了一个富婆。三人一起大骂张轩是渣男，泡面三姐妹终于冰释前嫌。
一天清晨，老板准备关门，却在店铺外看见一个小女孩坐在台阶上靠着墙睡着了。老板叫醒小女孩问她为什么睡在这里，小女孩醒过来却可怜兮兮的说自己饿了，想吃东西。老板将小女孩带到店里，为她做她想要的鱼松拌饭。两人聊天中，老板得知女孩叫奇奇。奇奇吃完饭后问老板，自己能不能留下了，她可以帮忙洗碗扫地拖地，不要工钱，只要能吃鱼松饭就可以了。不等老板回答，她就殷勤的跑去洗碗了。
狼吞虎咽的吃完鱼松饭，奇奇窘迫的告诉老板自己的行礼丢了，身无分文的她为老板唱了一首轻快的《甜蜜蜜》作为回报。意外的是，扎着两个乱糟糟的麻花辫，看起来脏兮兮的奇奇唱起歌来却十分动听，清脆的嗓音流露出少女的青涩和独特的天赋。奇奇请求老板让自己留下来帮忙，她不要工资，只要给她吃鱼松饭就可以。老板还没有反应过来，害怕被拒绝的奇奇就蹬蹬蹬跑去洗碗了。就这样，这个不知道从哪冒出来的爱唱歌的小女孩，留在了深夜食堂。
出乎意料，洗漱干净后，穿上白衬衣和牛仔裤的奇奇是一位娇俏可人的少女，笑起来十分俏皮。奇奇说自己是一个人从乡下跑出来到城里的，她称赞老板是一个很有故事的人，老板却说自己只是开了家小饭馆，故事都是别人的。好心的老板将奇奇安顿在深夜食堂的楼上，叮嘱她不要干扰到客人，就去楼下开店了。
凌晨四点多，马玲玲正兴冲冲地向小寿叔炫耀自己新交的男朋友，却突然听到楼上有动静，小寿叔一听可能有老鼠立马惊慌起来，老板连忙解释是前两天有一只猫跑上去了。为了掩盖声音，老板打开了一旁收音机，悠扬的歌声立刻充盈了整个店铺，客人们才恢复了平静，重新吃饭笑闹起来。店铺关门后，老板为睡醒的奇奇准备鱼松饭当早饭，奇奇机灵的帮老板收拾，一边哼起了昨晚在收音机里学会的歌曲，老板十分喜欢。
奇奇正要开饭，小寿叔却突然从门口冒了出来，原来他昨晚对老板的解释就心存怀疑，特意过来抓了个正着。老板无奈的将奇奇的事情告诉小寿叔，小寿叔夸赞奇奇十分机灵，尤其喜欢她的歌声，邀请她晚上到俱乐部演唱。老板有些担心奇奇年纪小不安全，小寿叔则告诉奇奇，如果有人问起，就说她爸爸和自己是朋友。
奇奇在俱乐部的表演十分成功，到了夜里，她又给深夜食堂的客人们表演唱歌，受到大家一致好评。当然，小寿叔向大家宣传奇奇是自己一个来城市发展的侄女，自己准备安排她到俱乐部唱歌。奇奇感受到大家的认可十分触动，她说，自己一直以来都梦想有一天能到很多人面前唱歌，泡面三姐妹追问她原因，她却说好听的歌曲会让人开心，如果可以让所有人都开心那就太棒了。这份赤子之心打动了深夜食堂所有人。
客人散去后，老板和奇奇坐在店门口的石凳上看星星。奇奇向老板描述自己的家乡，有山有水还有鱼。老板问齐齐想家了为什么不回去，奇奇却坚持要完成自己的使命才能回家。奇奇告诉老板，当太阳升起的时候，有一颗星星会随着太阳一起升起，却只能亮几分钟，因为如果阳光太强烈，它就会被吞没，她叫它艾儿本。
这一天，奇奇正等着老板给自己做鱼松饭，马玲玲却突然打电话过来，说要给奇奇介绍一位做唱片的朋友，被誉为第二个周杰伦的制片人，小杨老师。小杨老师听了奇奇的歌声后被她打动，他说自己的脑海一直有一首歌曲却找不到合适的人唱。他决定带走奇奇，教会她真正的唱歌。奇奇终于离自己的使命又近了一步。
时光荏苒，不知不觉间，奇奇跟随小杨老师学习唱歌已经快一个月了。老板时常想起奇奇，但她却始终没有回来，甚至连一个电话都没有，这让他十分担心。他不知道的是，奇奇的音乐之路并不十分顺利，她喜欢随心所欲地唱歌，但小杨老师却总是拿专业歌手的水平来要求她，这让奇奇倍感压力。这一天，奇奇终于回到了深夜食堂，她把自己的录音放给客人们听，大家都十分赞同，奇奇却苦着脸说小杨老师还是不满意。
小杨老师跟奇奇道歉，奇奇却失落的说自己从来没想到唱歌是一件这么复杂的事情。小杨老师教导齐齐，不管唱歌还是写歌都不是一件容易的事情，他每天要花三个小时收集素材，花是一个小时编曲，写词，一年得创造一百首歌，却只有三四首能收录进专辑。天才的背后是比常人更加倍的努力。小杨老师表扬奇奇真的很有唱歌天赋，他说自己会帮助她成为最棒的歌手。
渐渐地，奇奇终于能够达到小杨老师的要求，他决定把奇奇推到世界舞台上，让全世界都能听到她唱歌。经过长时间的相处，两人的关系也越来越近，这让老板有些担心。他问小杨老师和奇奇是什么关系，小杨老师却笑而不语，只是让他放心。
奇奇终于以艾儿本的艺名出道了，主打歌《小世界》一经推出就成为了热门歌曲。奇奇也因此越来越忙，同时，身体和精神状态日渐疲惫。老板只能通过奇奇的经纪人叮嘱她要按时吃饭，有空回来看看。深夜食堂的客人们也纷纷购买奇奇的专辑为她捧场。
终于，这一天，奇奇从录音室偷溜回来吃鱼松饭，老板说奇奇看起来十分疲惫，正要给她做饭，却发现她竟然咳血了。老板吓坏了，问奇奇看医生了吗？奇奇却说医生只是说太累了。老板让奇奇停录休息，奇奇却坚持要做到最好，完成小杨老师的愿望。