小人物K2008年11月26号，一群恐怖分子伪装成背包客偷偷从孟买沿海登陆，进入城市后他们分散去往各主要地标，并首先来到了人流量密集的孟买南部火车站，在收到神秘人指令之后，他们拿起武器开始屠杀，著名的孟买恐怖袭击在此刻揭开序幕。
《孟买酒店》这部根据真实恐袭改编的电影，记录了人类文明的这一至暗时刻。袭击开始后，媒体纷纷开始就此事进行报道，而在餐厅中看新闻的人们却不知道危险已经悄然而至，一对小情侣因账单问题正在和服务员争执，下一秒服务员就被爆头了，几名恐怖分子冲入餐馆，他们极其残忍，见人就杀，小情侣躲在桌子下面才逃过一劫。
趁暴徒分神，他们跑出餐馆逃往泰姬陵酒店，而酒店内的宾客对外面的事情一无所知，内部还是一片其乐融融。眼看前来避难的人群越来越多，前台经理竟然全部开门放行，其中就有混在人群中的暴徒。
他们进入酒店后，浏览了酒店的内部结构，随后便拿出武器。很快，大厅里的人群悉数被杀，而房间和酒店餐厅内还有大量不明所以的客人，而此时神秘人也展现了自己变态的心理，他要求所有暴徒从现在起不许挂断电话，因为他要亲自听到酒店里客人们的哀豪和惨叫。
暴徒们迅速开始行动，对酒店房间进行大排查。一名保姆刚刚开门，一位浑身是血的妇女就闯入房间，暴徒则紧随其后，保姆抱着孩子躲在柜子里，连大气都不敢喘一声，这才幸免于难。
而酒店餐厅里的男人也急于上楼保护自己的孩子，听到没动静后他进入电梯准备上四楼，可谁知三楼的灯也亮了，暴徒也打算进入电梯，这时他赶紧躲在餐车后面，幸亏暴徒只吃了几口点心便离开。男人准备逃跑，暴徒察觉后但电梯门已经关闭，他也成功抵达房间，与保姆孩子汇合，悬着的心终于落了一半。
泰姬陵酒店内局势紧迫，但印度的警察却束手无策，特种部队也不能及时抵达，这意味着在短期内手无寸铁的客人要独自面对凶残的暴徒。有几名警察刚进入酒店，就被一颗手榴弹炸伤，加上暴徒袭击，几名警察很快身亡。
在六楼，服务员小哥将剩下的客人带到了贵宾酒吧，这里安保系数较高，可以在这里等待救援，而厨师大哥也要带领一帮自愿留下的员工留在酒店帮助客人，可此时恐惧的情绪已经弥漫开来，客人之间出现了争执。
有客人因为小哥带着头巾，便对他的穆斯林身份感到不安，此刻小哥挺身而出，他指着自己头上的头巾，眼里闪烁着泪花说道：由于宗教信仰，所以自己带着头巾，这也是他们家族的传统，但照顾到客人的感情需要，他可以立刻摘下头巾让大家放心。这一席话语安定了客人的心情。
大厅里，暴徒正胁迫前台人员诱骗房间里的客人开门，然后杀死他们，而前台人员稍有犹豫也会瞬间毙命。几名警察顺着员工通道找到了服务员小哥，并趁机击伤了暴徒，一场警察和暴徒的大战一触即发。
孟买遇袭已经超过9个小时，恐慌像一片乌云笼罩在泰姬陵酒店客人的心头，暴徒在神秘人的指示下搜寻身份显赫的西方客人，将他们劫为人质。此时一名暴徒突然大哭了起来，他询问家里有没有收到神秘人的转账，没想到家里人安慰他说钱不重要，重要的是他能够奉献一切。身边的人质目睹了全过程，为暴徒的盲目无知感到不值。
很快人质们便挤满了整个房间，其中包括之前男人的妻子，和一名苏联军官，这名军官背景很深，他表示可以给恐怖分子很多钱，但暴徒对异教徒的仇恨远远超过了金钱的诱惑。
不久，神秘人又命令暴徒焚烧泰姬陵酒店，爆炸声从酒店各处传出，此时躲在酒吧的客人们更加惊慌，服务员小哥赶来将他们带到内部通道，但此时一名客人联系上了外界媒体，而媒体竟然把客人的逃跑路线公之于众。
暴徒们很快闻讯而来，在楼道内实行惨无人寰的屠杀，但特种部队的到来，断送了他们全身而退的妄想，于是暴徒开始在房间处决人质，而男人的妻子身为穆斯林，临危之际念起了古兰经，暴徒就此放她一马。
特种部队进入酒店，暴徒们妄想做困兽之斗，用炸药和特种部队同归于尽。随着一声爆炸，长达数日的孟买恐怖袭击宣告结束，逃出生天的客人寥寥无几，他们和家人紧紧相拥，用恐惧的泪水和重逢的喜悦，祷告这个世界永久的和平。
