舞蹈家尚小蝶，为五年前离开的恋人编排了一支《蝶舞》，大获成功。受国外文化基金邀请去布达佩斯选角编舞。小蝶在所有舞者中最看好自卑的白露，白露告诉小蝶，想要借助蝴蝶公墓找到失踪的姐姐。小蝶还发现，基金继承人庄秋水就是自己五年前的恋人。但随着舞者宋优中毒、田巧坠楼、白露失踪，小蝶自己也受到威胁。一切谜团都指向了蝴蝶公墓……
《致命恋爱》是一部围绕连环杀人事件讲述三个男女间的浪漫搞笑故事的电影，融合惊悚、浪漫、幽默多种元素的风格。河智苑扮演热情高涨的推理小说家，一路追踪连环杀人犯。千正明扮演片中河智苑的好朋友，是一名刑警，陈柏霖扮演让女主角脸红心跳的帅气暖男，将与女主角上演一段浪漫情缘。
陈念（周冬雨 饰）是一名即将参加高考的高三学生，同校女生胡晓蝶（张艺凡 饰）的跳楼自杀让她的生活陷入了困顿之中。胡晓蝶死后，陈念遭到了以魏莱（周也 饰）为首的三人组的霸凌，魏莱虽然表面上看来是乖巧的优等生，实际上却心思毒辣，胡晓蝶的死和她有着千丝万缕的联系。 一次偶然中，陈念邂逅了名为小北（易烊千玺 饰）的小混混，随着时间的推移，心心相惜的两人之间产生了真挚的感情。小北答应陈念在暗中保护她免受魏莱的欺凌，没想到这一决定引发了一连串的连锁反应。负责调查胡晓蝶死因的警官郑易（尹昉 饰）隐隐察觉到校园里的古怪气氛，可他的调查却屡屡遭到校方的阻挠。
