Mặt Trời Treo Giữa Bầu Trời kể về cuộc tái ngộ sau bảy năm xa cách giữa Mỹ Vân (Tân Chỉ Lôi) và mối tình đầu Bảo Thụ (Trương Tụng Văn). Lần gặp gỡ này diễn ra trong bối cảnh éo le: Mỹ Vân đang mang thai, còn Bảo Thụ vừa mãn hạn tù và mang trong mình căn bệnh ung thư. Từ đó, phim khơi dậy những xung đột, khát vọng tha thứ và sự mong manh của tình yêu. Ngoài ra, tác phẩm cũng phác họa bức tranh đô thị Trung Quốc đương đại, nơi con người dễ trở nên lạc lõng giữa đám đông hối hả, còn những mối quan hệ tưởng chừng bền chặt cũng có thể tan vỡ và để lại khoảng trống khó lấp đầy.
Vào những năm 1990, trong một đêm sấm chớp, một thị trấn nhỏ tên là Triệu Dương đã chứng kiến cuộc truy đuổi bí ẩn và số phận bất định của một thiếu niên. Hai cậu bé khác mất tích cùng cậu cũng biến mất không dấu vết. Ba năm sau, một trong hai cậu bé tái xuất hiện với tư cách là một "tên móc túi nhỏ", giả vờ mất trí nhớ và trở về với gia đình. Đằng sau sự nhận diện thành công, liệu đó là một cuộc đoàn tụ hay tiếp nối một sai lầm? Đáng ngạc nhiên, gia đình tưởng chừng như đã đoàn tụ này vẫn ẩn chứa những bí mật và mối đe dọa. Một viên cảnh sát già tiến hành một cuộc điều tra bí mật, và sau một cuộc rượt đuổi như mèo vờn chuột, những manh mối về tung tích của hai cậu bé mất tích khác bắt đầu lộ diện. Sự thật đằng sau hàng loạt vụ mất tích, buôn người, ngộ sát và các vụ án giết người dần dần được hé lộ. Khi bí ẩn dần được hé lộ, viên cảnh sát già và "cậu bé mất tích" đã cùng nhau chuộc lỗi, kết nối câu chuyện hồi hộp này thành một câu chuyện về mối quan hệ gia đình.