Riggan Thomson adalah aktor yang namanya pernah meroket berkat peran superhero Birdman dalam trilogi film populer era 1989–1992. Namun kejayaan itu sudah lama lewat.

Kini, Riggan terus dihantui suara batinnya sendiri, berwujud Birdman, yang sinis, mengejek, dan kerap mengkritik tiap langkah hidupnya. Ia juga sering berhalusinasi seolah bisa melayang dan menggerakkan benda dengan pikiran.

Suara Birdman mendesaknya kembali ke film blockbuster, sambil menegaskan bahwa karakter itu adalah identitas sejati Riggan. Berusaha bangkit dan diakui sebagai seniman serius, Riggan menulis, menyutradarai, sekaligus membintangi adaptasi Broadway dari cerpen Raymond Carver berjudul "What We Talk About When We Talk About Love".

Sahabat sekaligus pengacaranya, Jake, menjadi produser. Pertunjukan ini juga dibintangi pacar Riggan, Laura, serta aktris pendatang baru Lesley.

Sementara itu, putrinya Sam, mantan pecandu yang sedang dalam masa pemulihan, bekerja sebagai asistennya, dan jadi jembatan rapuh antara masa lalu dan harapan baru Riggan. Masalah muncul sehari sebelum pratinjau pertama, saat lampu panggung jatuh dan mencederai aktor pendukung Ralph.

Atas saran Lesley, Riggan menggantinya dengan pacar Lesley, Mike Shiner, aktor metode berbakat, tapi super temperamental, egois, dan susah diatur. Pratinjau awal pertunjukan berantakan.

Mike keluar dari karakter karena gin-nya diganti air, bersikap ekstrem saat adegan intim, dan ribut soal properti pistol yang dianggap kurang realistis. Di luar panggung, Riggan memarahi Sam karena merokok ganja, tapi Sam justru membalas dengan pedas, menyebut ayahnya sudah tak relevan dan bahwa drama ini cuma bentuk keputusasaan ego Riggan.

Konflik Riggan dan Mike makin memanas, hingga berujung baku hantam setelah Riggan membaca wawancara New York Times di mana Mike 'mencuri' alasan personal Riggan dalam mementaskan karya Carver. Meski goyah, Jake berhasil meyakinkan Riggan untuk tetap lanjut.

Di pratinjau terakhir, Riggan melihat Mike dan Sam berciuman di belakang panggung. Emosinya kacau. Ia keluar sebentar untuk merokok, tapi malah terkunci di luar dengan jubahnya nyangkut di pintu tangga darurat.

Tak ada pilihan, Riggan berjalan melewati Times Square hanya dengan celana dalam, lalu masuk ke teater lewat penonton tepat sebelum adegan terakhir dimulai.

Usai pertunjukan, Sam menunggunya di ruang ganti. Ia bilang penampilan Riggan memang aneh, tapi justru menarik. Sam lalu menunjukkan bahwa video Riggan di Times Square sedang viral, dan ironisnya, hal itu justru membawa perhatian besar yang selama ini Riggan cari.