Carmela, Paulino y Gustavete -que es mudo a causa de una explosión- son un trío de artistas de vodevil ambulante. En medio del caos de la Guerra Civil española, se encuentran en la ciudad de Montejo, entreteniendo a las tropas republicanas con su espectáculo de variedades. Son supervivientes motivados, no precisamente por el patriotismo, sino por el deseo de autoconservación. Su espectáculo consta de cuatro actos. Comienza con Carmela cantando y bailando una canción tradicional. El público está entusiasmado durante su actuación, pero el ambiente cambia por completo cuando se oye el sonido de los aviones nacionalistas que se acercan.

Mientras los aviones sobrevuelan, Paulino lee un poema de Antonio Machado que introduce una nota de fervor patriótico acorde con el sentimiento republicano de 1938. A la seriedad del momento le sigue una rutina cómica en la que Paulino se retuerce en diversas posturas ridículas en un intento de romper el viento. El cuarto y último acto es un "tableau vivant" en el que Carmela representa la justicia mientras Paulino blande la bandera republicana y cantan una canción de libertad.

Los peligros y privaciones que encuentran en el bando republicano animan al trío a ir a Valencia. Para conseguir gasolina para el viaje Carmela tiene que distraer a un camionero republicano mientras Paulino y Gustavete roban el combustible. Realizan este difícil viaje en una noche brumosa y, sin querer, acaban en territorio nacionalista. Son detenidos por un oficial nacionalista y son incriminados por la bandera republicana que llevan entre su atrezzo. Son detenidos y llevados como prisioneros a la escuela local, que sirve de campo de prisioneros donde se encuentran los republicanos. Carmela entabla amistad con un compañero de prisión: un soldado polaco miembro de la Brigada Internacional y se sorprende de que haya venido a luchar a España, una tierra extranjera cuyo nombre ni siquiera puede pronunciar. En un ambiente de creciente tensión y terror, algunos de los prisioneros son llevados para ser fusilados. Carmela, Paulino y Gustavete son conducidos en un coche del ejército. Están convencidos de que también los van a matar, pero en lugar de eso los llevan al teatro local, donde se encuentran con un oficial italiano, el teniente Amelio di Ripamonte. Sorprendentemente, el teniente, al enterarse de que son artistas, quiere que participen en un espectáculo que ha planeado para entretener a las tropas nacionalistas. Deben representar una burlesca de la República a cambio de su libertad.

Para el espectáculo de variedades que van a presentar a los nacionalistas, Paulino reescribe su antiguo guión. Desde el principio, la fogosa y patriótica Carmela se muestra desafiante y poco dispuesta a seguir adelante, mostrando sus verdaderas convicciones de antifascista. Sin embargo, Paulino la convence de que, al estar en juego sus vidas, debe colaborar en la interpretación de los números, ahora antirrepublicanos.

El día de la representación, ambos artistas se encuentran indispuestos, ya que Carmela tiene la regla y Paulino tiene un malestar estomacal por haberse comido un conejo que Gustavete, escribiendo en su pizarra, confirma ahora que ha sido un gato. La presencia de los prisioneros polacos, que han sido llevados a presenciar una burla de sus ideales, molesta mucho a Carmela, que al principio se niega a interpretar un número con la bandera republicana. La estructura del espectáculo es muy parecida a la de los espectáculos para las tropas republicanas. Los números musicales van seguidos de un poema, ahora leído por el teniente. El tercer acto consiste en un sketch cómico, "La República va al médico". En esta parodia simplista, Paulino interpreta a un médico republicano gay que recibe la visita de una paciente, la República Española, interpretada por Carmela. Ésta afirma que se ha quedado embarazada de un amante ruso, interpretado por Gustavete. En un número que da rienda suelta a todas las posibles insinuaciones sexuales que el público quiera imaginar, Carmela invita al médico a introducirle su termómetro, a lo que él se niega, poniendo como excusa que está roto.

Carmela, cada vez más irritada por la burla de la República y enervada por la presencia de los soldados polacos, pierde poco a poco el ánimo en su actuación, y su frustración por la burla de los ideales que ella aprecia, hierve a la superficie poniendo en peligro la credibilidad de la parodia. El sketch se desintegra rápidamente cuando los soldados polacos comienzan a rebelarse en las galerías y los fascistas se enfurecen. La escena llega a su punto álgido cuando Carmela empieza a cantar "Ay Carmela" y baja la bandera republicana para exponer sus pechos, desafiando los gritos anteriores de "¡Puta!" del público. Un oficial nacionalista sale entonces del patio de butacas, levanta una pistola y dispara a Carmela en la frente. Gustavete recupera de repente la voz, gritando angustiado, pero Carmela cae al suelo muerta.

La siguiente escena muestra a Paulino y a Gustavete visitando la rudimentaria tumba de Carmela, que decoran con flores y la pizarra de este último, ahora redundante desde que Gustavete recuperó la voz cuando Carmela recibió un disparo. Las únicas palabras aquí son pronunciadas por Gustavete - "Vamos, Paulino"- mientras lo conduce. Los dos hombres retoman el camino y la canción "¡Ay Carmela!" se eleva de fondo cerrando la película como había empezado y llevándola a los créditos.