早已年过半百的里根·汤姆森（迈克尔·基顿MichaelKeaton饰）曾经是一名风光一时的好莱坞电影明星，他所塑造的超级英雄飞鸟侠家喻户晓。而今荣耀早成明日黄花，不甘寂寞的里根转战百老汇，试图通过改编雷蒙德•卡佛的《当我们谈论爱情的时候，我们谈论什么》重新赢得关注与尊重。无奈现实总和理想有太大的差距，剧组经费吃紧，糟糕的男主角被灯砸头，刚从戒毒所出来的女儿萨米（艾玛·斯通EmmaStone饰），毒舌戏剧评论员箭在弦上蓄势待发，此外请来救场的好莱坞当红小生麦克·珊农（爱德华·诺顿EdwardNorton饰）乖戾张扬，屡屡染指篡改里根殚精竭虑打造的戏剧。在混乱的鼓点中，命运多舛的戏剧迎来了公演的重要时刻……
里根·汤姆森 (Riggan Thomson) 是一位已过时的演员，因在 1989 年至 1992 年的电影三部曲中扮演超级英雄“鸟人”而闻名。过去扮演“鸟人”的自己内心充满嘲笑和批评的声音，让他饱受折磨，经常想象自己表演悬浮和心灵遥感的壮举。里根正试图通过编剧、导演和主演雷蒙德·卡佛短篇小说《当我们谈论爱情时我们谈论什么》的百老汇改编剧来重新获得认可。然而，鸟人的声音希望里根重返大片电影，并坚称他对里根的身份至关重要。
里根最好的朋友兼律师杰克正在制作这部剧，该剧由里根的女友劳拉和百老汇名媛莱斯利联合主演。里根的女儿萨姆是一名正在康复的吸毒者，他试图与她重新建立联系，她正在担任他的助理。首映前一天，一盏灯具落在了里根不幸的搭档拉尔夫身上。在莱斯利的建议下，里根用她的男朋友取代了拉尔夫，他是一位才华横溢但反复无常、自私的方法派演员迈克·夏纳 (Mike Shiner)。
第一个预览是灾难性的：迈克因为用水代替杜松子酒而破坏了性格，试图在性爱场景中强奸莱斯利，并抱怨道具枪看起来不自然。里根不断与迈克发生冲突，在里根读到《纽约时报》对迈克的采访后，迈克窃取了里根拍摄雷蒙德·卡佛戏剧的个人理由，最终导致一场争吵。杰克说服里根继续演出。当里根发现萨姆吸食大麻后斥责她时，她侮辱性地斥责和惩罚了他，告诉他他无关紧要，这场戏是为了他自己的虚荣心。
在最后的预览中，在看到迈克和萨姆在后台接吻后，里根不小心将自己锁在了外面，他的长袍卡在了防火门上。他被迫穿着内裤穿过时代广场，穿过观众席进入最后一幕。演出结束后，山姆忧心忡忡地在更衣室里等待，她认为这场表演很不寻常，但很有趣。她向他展示了时代广场的视频正在疯传，并解释了这对他有何帮助。
里根去酒吧喝酒，并接近了一位愤世嫉俗且极具影响力的戏剧评论家塔比莎·狄金森。她承诺在没有看过他的作品的情况下，用贬低的评论“杀死”他的戏剧。回来的路上，里根买了一品脱威士忌，喝了下去，然后在门廊上昏倒了。第二天，带着严重的宿醉走向剧院，他想象着《鸟人》试图说服他放弃这部剧，拍摄第四部《鸟人》电影。里根然后想象自己飞过曼哈顿的街道，然后到达剧院。
首演之夜，演出进展顺利。在他的更衣室里，出奇地平静的里根向他的前妻西尔维娅坦白，几年前，在她发现他有外遇后，他试图跳海自杀。他还告诉她有关鸟人声音的事，但她忽略了。西尔维娅离开后，里根拿起一把真枪，准备他的角色自杀的最后一幕。在高潮处，里根在舞台上开枪自杀。该剧获得全场起立鼓掌。
里根在医院醒来——自杀企图只是炸掉了他的鼻子，而鼻子已经通过手术重建了。塔比莎发表了对该剧的热情评论，将自杀企图误认为是一种新的表演技巧。萨姆带着鲜花拜访他，并给他拍了一张照片，并在她为他创建的 Twitter帐户上与数量激增的粉丝分享。
当她走到外面寻找花瓶时，里根走进浴室，取下绷带，露出他肿胀的新鼻子，并向坐在马桶上的鸟人道别。他被房间外飞翔的鸟儿迷住了，他打开窗户，抬头看着它们，然后爬到窗台上。萨姆回到一间空荡荡的房间，疯狂地跑到开着的窗户前，扫视地面，然后慢慢抬头望向天空，对所见感到微笑。