1937年4月，北平。日本驻华北军一木清直大队长带领一个联队照例在卢沟桥举行演习，试图通过宛平县城，遭到周冠忠的部下金营长的阻止，金营长与上级联络，却得到命令，准许日本军队通过。此时的中日关系十分微妙，大战一触即发，华北军政委员会代表团却应邀参加日本天皇的生日礼，师长周冠忠也出席。
晚宴上，陪同访问的日本驻北平军队特务机关长河田在致辞中公然向周冠忠挑衅：“我们都是军人，我们的关系比较密切，因为中日两国和平联合，要由我们先握手;假使不幸中日两国发生战争，也是我们先动手——”周冠忠倍感屈辱，只回答，作为军人，守土有责。周冠忠的副官连生愤怒斥责中国军队的不抵抗政策，周冠忠无言以对。
他问起连生是否找到他的准妹夫，正在日本进修的朱今墨，连生说朱今墨的房东说朱朱今墨已经离开住所两个星期，很可能已经回到上海，并告诉周冠忠，他一向不喜欢朱今墨，觉得朱今墨心机太深，交往复杂。周冠忠命令连生再去找朱今墨，说母亲已经下了命令，这一次要把朱今墨带回北平，尽早与他的小妹，周家的小女儿周敏柔完婚，连生连夜再去找朱今墨。
此时的朱今墨却突然再回到住所，原来他准备秘密回上海，此前两个星期是外出与日本共产党取得联络并获得情报，因为行踪诡异而被房东告密，日本宪兵上门追捕，连生正好带人赶到，将朱今墨带走。南城一座四合院，周家的住所，邮递员给周家大小姐周敏柔送来了朱今墨的信，朱今墨在信里诉说了对敏柔的思念，并告诉她，此时的日本正像一架高速运转的战争机器，空气中到处充满战争的气味，朱今墨告诉敏柔，此时的中国，一定会有很多人为民族人的未来而抗争，而奔走，他希望他的爱人能成为这中间的一员。
这封信点燃了天真柔弱的敏柔内心的热情，此时的学校里，学生们正在策划一次请愿活动，抗议日军猖獗的侵略活动。敏柔跑出家门参加活动。校长周祖康正带人开会，讨论处理学生们的请愿要求，学生们知道了这个消息，涌向正在开会的主楼，表示抗议，并决定冲出校园，将行动提前。
周祖康出于爱护学生们的心情，站出来规劝学生们，学生们却不领情，与他发生争吵。敏柔赶到学校的时候，正赶上这一幕，混乱中，周祖康被推倒在地，眼镜也被撞飞了，敏柔替他捡起眼镜，交还给他，她并不知道这位狼狈的老者是他的父亲，周祖康听到有人叫周敏柔这个名字，意识到这是她失散多年的女儿。
周祖康早年留学德国时，出于仗义娶了在革命中牺牲的同窗老赵已怀孕的未婚妻赵蔓君，学成回国后无法向原配顾玉秀交待，只好带着赵蔓君和汉英北平，离家十八年，没有任何音信，他想了解原配妻子的更多的情况，追随敏柔而来。学生们来到教育部门前，发表演说，宣传抗日，赵蔓君的儿子汉英也在其中，赵蔓君听说街上出事了，急忙赶来要让儿子回家，看到周祖康与敏柔并肩站在一起，追问周祖康这是什么人。
记忆之城剧照
警察来了，冲击请愿队伍，赵蔓君拚命拉走了儿子，敏柔勇敢地冲上高台散发传单，被警察抓走了，周祖康要冲上来救敏柔，却被赵蔓君死死拉住了。这一幕，被周家的老仆郭富才看在眼里，他知道周祖康是谁。郭富才跑回家，把敏柔被抓的消息报靠给顾玉秀，情急之下也把见到周祖康的事儿说了出来，顾玉秀又惊又恨。两个周家因为敏柔的被捕，重新有了联络。
此时的周祖康既悲又喜。喜的是知道了一家人在北平的下落，悲的却是家人住在北平几年却不告诉他任何消息。赵蔓君意识到她的家庭面临另一个周家的冲击，反应很强烈，周祖康不顾赵蔓君的强烈反对，冲出家，设法营救敏柔。周祖康来到周家，遇到周家老仆，感慨不已，顾玉秀意外见到周祖康，悲愤不已。
周冠忠的部下到警察局营救敏柔，警察局长同意敏柔的事情以个案处理，敏柔却要求必须释放全部的学生，否则她一个人是不会出去的。周祖康也校长身份要求放学生出来，被典狱长刘野心拒绝。周冠忠从日本回到北平，汉英带着一队学生赶来火车站抗议，与周冠忠发生冲突，混乱中，朱今墨趁机走脱，因为他身负使命必须赶回上海，却在街边报纸上看到敏柔被捕的消息，是走是留，他陷入矛盾中。周冠忠回到家，亲自到监狱接出敏柔。
周冠忠接敏柔出狱，却在放风的犯人中认出了他失去音讯六年的弟弟冠杰，二弟早年离家后来参加了革命，周冠忠多年一直努力寻找，找遍了各方监狱不果，决心不惜一切代价求弟弟出来。敏柔感到背叛了所有的人，回到家痛哭。朱今墨还是下决心到周家见敏柔最后一面，正赶上敏柔回家，连生与朱今墨打了起来，并告诉敏柔这个人不值得信任。
周家人息事宁人，顾玉秀劝敏柔与朱今墨早点结婚。敏柔坚决反对，朱今墨进退两难。周祖康夜访周冠忠的军营，父子相认，都很动感情。周祖康请周冠忠出面营救其余的学生，周冠忠却拒绝了，他不想因为营救学生们而破坏他营救弟弟的计划。此时的冠杰已经化名林世光，在监狱里住了几年。
周冠忠来到监狱，与冠杰相认，想把弟弟带走，冠杰却坚决表示绝不自首，绝不一个人走，而是要与难友一起离开，刘野心从中做梗，周冠忠空手而归。母亲让敏柔与朱今墨早点结婚，敏柔被迫答应，朱今墨却就此陷入困境，面对痴情柔弱的敏柔，他无法下决心走开，河田派人送来请谏，说要请周祖康在内的著名人士吃饭，赵蔓君十分热衷，汉英却告诉爸爸日本侵略者根本没安好心。
朱今墨与敏柔一起去做结婚礼服，表现得心不在蔫，敏柔心疼他，让他出门去等，他趁机回家取出行李，准备不顾一切离开。周冠忠为救冠杰，打通关系，让连生回家找程婉仪程婉仪钱，顾玉秀在门外听到冠杰有下落了，拿出十根金条让去救儿子，知道儿子还活着，她百感交集。
