在上海一条不起眼的小弄堂里，有一家只在深夜营业的小餐馆，老板是一位50岁左右的大叔（梁家辉饰），他会为每个到访的食客做一份只属于他的食物。生活在弄堂里的钟伯（冯淬帆饰）和阿龙（张立饰）都是食堂的常客，每当夜幕降临，这座繁华都市中便有各色孤单灵魂在此相遇。广告公司的加班三人组便是这般偶然登场，被美食洗去满身疲劳的同时，也邂逅了更多身怀故事的朋友，夜班出租车司机唐宋（魏晨饰）即是其中之一。唐宋是在接醉酒的音乐人阿信（邓超饰）时发现了食堂的存在，从此他就会在清晨带青梅竹马的思思（张艺上饰）来吃家乡的蛋饼。但是唐宋渴望安逸的生活，思思却有梦想要追寻。在机会繁多的大城市中，两个年轻人的结局会像蛋饼一样圆满吗？ 很多人在深夜食堂相遇、相知，也学会成长。小美（郑欣宜饰）是一个调香师，她喜欢在食堂诉说自己的喜怒哀乐，尤其是和初恋学长的往事。面对这段遗憾的青春，小美也在食客们的帮助下逐渐释怀。 “老牌绅士”的钟伯与菜场的海鲜老板莲婶（金燕玲饰）最终相依为伴。莲婶的儿子开源（杨祐宁饰）为人老实憨厚，在食堂偶遇了带女儿来吃糖藕的单亲妈妈明月（刘涛饰），爱慕就此在心中萌芽。而“海漂女孩”小雪（焦俊艳饰）的出现，也让阿信终于等到了音乐路上的知音。大叔随着食堂的夜晚一起经历人来人往，满足食客们的味蕾，也见证了各式人生。而无论夜多深、路多远，大叔还会在食堂里继续倾听大家的故事。