En 1938, la menace de tragiques événements plane sur Zurich. Robert, musicien de talent, et Wilkie, chanteuse allemande, s'aiment passionnément. Pourtant Robert s'absente mystérieusement pour de fréquents séjours en Allemagne. Un beau jour, il décide d'emmener Wilkie à Munich et de la mettre au courant de ses activités. Mais son père, David Mendelsson, riche avocat chef d'une organisation juive clandestine, hostile à cette idylle, intervient afin que Wilkie ne puisse revenir en Suisse.

Avec les débuts du conflit, les deux amants semblent définitivement séparés. Wilkie tombe sous la protection d'un haut dignitaire nazi qui lui fait enregistrer une chanson, " Lili Marleen"... sans succès. Mais un soir, l'émetteur militaire de Radio Belgrade la diffuse aux quatre coins du " Grand Reich". C'est le triomphe ; les soldats de la Wehrmacht, mais aussi les Alliés, engagés dans une guerre sans fin, font de cette chanson mélancolique leur rengaine. Wilkie devient alors l'une des plus grandes stars du régime. Au péril de sa vie, Robert retrouve Wilkie un court instant. Espionné par la Gestapo, il est arrêté. Certains de ses amis prient celle qui est désormais " Lili Marleen " de profiter d'une tournée en Pologne pour passer secrètement un film sur les camps de concentration lequel servira de monnaie d'échange contré la liberté de Robert et d'autres détenus.

À son tour Wilkie est suspectée. Elle tente de se suicider, mais la propagande nazie la " récupère " une nouvelle fois.

Après l'armistice, Wilkie repart pour Zurich avec l'intention de retrouver Robert. Dans les coulisses, alors que dans la salle de concert Robert reçoit un accueil triomphal, elle rencontre Myriam, sa femme. Comprenant que son amant semble désormais heureux, Wilkie quitte le théâtre et son passé...