米其林三星主厨沈宴因味觉失灵退出厨坛，躲进老城深巷开了一家深夜食堂。他尝不出味道，却用精准的手艺为每一位深夜来客做出抚慰灵魂的食物，在一道道菜中逐渐找回失去的味觉与人生方向。
一位癌症晚期的老人深夜来到食堂，沈宴为他做了一碗清汤阳春面。老人吃完后笑着合上眼，沈宴的舌尖竟奇迹般尝到了一丝咸味。
沈宴在深夜食堂尝试所有菜品都味同嚼蜡，他开始怀疑自己是否还能做厨师。直到一位盲人食客说‘你的菜有温度’，他才重燃信心。
前同事带着美食评论家来深夜食堂挑衅，沈宴用一道看似简单的蛋炒饭征服了所有人，对方却在蛋炒饭里吃出了他内心的苦涩与不甘。
沈宴在菜市场遇到一个卖菜的小女孩，她的菜又丑又小，但烹饪后异常鲜美。原来这些菜来自一片被遗忘的‘月光菜园’，土壤含有奇异矿物质。
一位连续加班三天的程序员瘫坐在食堂，沈宴给他端上一碗热腾腾的味噌汤。程序员边喝边哭，说出了所有被职场压垮的委屈。
沈宴退隐后租下老巷一间漏水的老屋，挂上‘深夜食堂’的招牌。第一天只有一位流浪汉光顾，但他坚持坐在灶台前等到凌晨三点。