1945年8月，第二次世界大战战局已进入尾声。同盟国－德意志已宣布投降，美军对于日本的攻击更加激烈。随后在8月6日，日本广岛被投下第一颗原子弹。陷入窘况的日军最后的王牌，是在德意志投降后，以极机密方式接手的战斗潜舰(德潜U7/全长110公尺级)。其舰拥有极具威胁性的战斗能力，被喻为栖息在莱茵河的魔女“LORELEI”。海军军令部作战课长的仓大佐(上校)(堤真一 饰)为了阻止美军继广岛之后，继续对日本本土进行原子弹攻击，决定派出LORELEI出击作战。然而， LORELEI的舰长仓拔擢绢见少佐(役所广司 饰) 却对于军令部所提倡的特攻作战持反对意见，因而被排除在舰队任务之外，继而被调离舰队现场。

　　其它辅佐角色，除了遣调整合各部门的先任将校外，还有与绢见共赴过无数战役的木崎(柳叶敏郎 饰)，以及酒鬼机关长－岩村(小野武彦 饰)、喜欢摄影的军医长－时冈(国村隼 饰)、面貌凶恶令人畏惧的掌炮长－田口(皮耶泷 饰)，以及对 所搭载的特殊武器之谜知之甚详的军属技师－高须(石黑贤 饰)。其中还可以看到未满20岁的年轻乘员。另配属于特殊潜航艇 的有正操舵手－折笠一曹(相当于上士)(妻夫木聪 饰)，及副操舵手－清永一曹(佐藤隆太 饰)。他们原本是身负“人间鱼雷”（注:人间鱼雷：指负责与鱼雷一同冲撞敌舰同归于尽的军人)自杀特攻作战任务的人员，为了这次任务从回天特别攻击队转调过来的。虽然仅有不足编制人员的70名军士们，但他们所被赋予的任务就是解救日本即将面对的灭亡时刻。 ）

　　LORELEI的目标是南太平洋上的天宁岛，当地有美军的轰炸机执行轰炸日本本土时的出发基地，据说当时已经在进行第二次、第三次的原子弹轰炸准备。然而为了能抵达作战海域，必须突破美国海军太平洋舰队的防御网才行。在没有援军掩护之下，单独在敌方潜水艇潜海海域独航，简直就是冒险的作战。而掌控其成功与否的关键就在被视为最高机密的德意志军方所开发出来的特殊武器。 

　　首次遇到危机。专门拦截对手的美军福莱查级(Fletcher class)驱逐舰－福莱夏，它穷追猛打，紧盯不放的不断投下水雷攻击。眼看战斗已是不可回避了，虽然折笠自愿担负对敌舰的特攻任务，但绢见依然不为所动，最后在一筹莫展之际，绢见终于决定动用LORELEI。进入特殊潜舰的折笠却发现了一个少女躲在里面。名字叫做帕乌拉的少女，为何会坐上潜水艇呢？其实她正是能够启动特殊武器的操作人，是个掌握关键的重要人物。 

　　因为启动特殊武器而逃过一劫。雄壮的战斗下，帕乌拉面露倦容明显憔悴，后来听着折笠告诉她，关于折笠生长的故乡长崎的回忆，经过数次的无情战争蹂躏下，使得帕乌拉紧锁内心，但在与温柔的折笠接触下，她逐渐的恢复了人性原有的面貌。但是历史的洪流似乎将再度捉弄他们俩的命运。

　　8月9日，第二颗原子弹再度被投下。其目标为长崎……

　　日军高层一片骚动，事实上 的出击作战是仓独自下的决定。面对上级长官质问仓 试图说服长官”日本的新生计划”。其可怕的的内容令人感到不寒而栗。而后 绢见 也受到来自仓 的强大压力… 

　　另一方面天宁岛方面，已经搭载完成第三枚原子弹的B-29轰炸机正待命中，其目标锁定为日本首都─东京。在东京投下原子弹象征着日本的灭亡。得在轰炸机离开陆地前阻挡才行急速地朝目的海域前进。相对于此，敌方美军太平洋舰队为了将 击沉，集结了无数的驱逐舰、潜水艇，布下天罗地网。 

　　在最后一战之前，队员们的目的，却不仅限于解救祖国而已。 

　　就是现在，在历史上只字未提的最后决战即将展开了……