美食博主许阳为了寻找创作灵感，搬到老城区与退役厨师周深合租。周深沉默内敛，却能用最普通的食材做出惊艳料理。两人从不合拍到默契搭档，一起把合租公寓改成深夜食堂，用食物治愈深夜前来的孤独食客。在烟火缭绕中，许阳渐渐发现周深冷漠外表下的温柔，两人之间的感情也从料理搭档变成了无法言说的心动。
初雪夜，深夜食堂迎来最后一位客人——周深消失三年的前搭档。许阳醋意大发，周深却当众宣布：现在和我一起经营食堂的人，才是最重要的。
许阳偷偷直播周深做菜，周深发现后没有生气，反而在镜头前认真说“他是我的灵感”，直播间弹幕瞬间爆炸，两人关系随之升温。
许阳淋雨发烧，周深彻夜熬粥照顾他。许阳迷糊中拉住周深的手说“别走”，周深轻声回应“我一直在”，两人默契升级。
两人因为菜单风格争执，许阳摔锅离开，却在深夜看到周深一个人在厨房尝试做他家乡的辣子鸡，原来周深悄悄记住了他的口味。
一位常来吃夜宵的老奶奶要搬去外地，最后一次来食堂。周深专门做了她最爱的藕汤，老奶奶说：你们俩像极了年轻时我和老伴。
许阳搬进周深公寓，发现厨房干净得不像话。他做了一锅糊掉的番茄面，周深面无表情地吃完，然后重新做了一锅，两人第一次同桌吃饭。