Tras ser atacada por un Peeta Mellark secuestrado (con el cerebro lavado), Katniss Everdeen se recupera de sus heridas en el Distrito 13. La presidenta Coin se niega a dejar que Katniss vaya al Capitolio hasta que tomen el Distrito 2, así que en su lugar, la envía a unirse al asalto a la armería del Capitolio en el Distrito 2, el último distrito controlado por el Capitolio. Aunque consigue reunir a los rebeldes y convencer al Distrito 2 de que se una a la rebelión, un civil le dispara, pero sólo resulta herida gracias a su traje de Sinsajo a prueba de balas.

Johanna cubre a Katniss mientras ésta se cuela en un helicóptero de camino al Capitolio. Coin se da cuenta del desafío de Katniss pero le sigue el juego. Katniss es reclutada en el Escuadrón Estrella, que incluye a Gale y a un Finnick recién casado. Peeta, que aún no se ha recuperado del todo, se une a ellos para aparecer en los vídeos de propaganda. Dirigidos por Boggs, el equipo se dirige al Capitolio, evadiendo "cápsulas" con trampas colocadas en el camino con el mapa holográfico de Boggs llamado Holo. Boggs es herido mortalmente por una cápsula y le entrega el Holo a Katniss antes de morir. El escuadrón dispara accidentalmente otra vaina, liberando un torrente de alquitrán negro letal, y Peeta sucumbe momentáneamente a su condicionamiento y ataca a Katniss, matando a Mitchell en el proceso.

Katniss se niega a matar a Peeta, pero Gale afirma que lo mataría si fuera necesario. El grupo queda entonces atrapado en un edificio por los Pacificadores. Las hermanas Leeg se quedan atrás como distracción para que el grupo pueda escapar del edificio. Los Pacificadores destruyen el edificio y el Capitolio emite un mensaje anunciando la aparente muerte de Katniss, que es interrumpido por Coin, quien hace un apasionado elogio para reunir a los rebeldes. El equipo viaja entonces por las alcantarillas, pero entonces son emboscados por "chuchos" genéticamente modificados, que matan a varios miembros del grupo, incluido Finnick. Katniss utiliza el Holo para autodestruirse y provocar una explosión que mata a los chuchos. El equipo entonces escapa de las alcantarillas y se refugia en una casa propiedad de la antigua estilista de los Juegos del Hambre, Tigris.

Snow invita a los ciudadanos del Capitolio a refugiarse en su mansión, formando un escudo humano alrededor de la misma. Katniss y Gale se unen al grupo de ciudadanos para infiltrarse en la mansión, pero durante este intento, los rebeldes llegan finalmente al Capitolio y se enzarzan en un tiroteo con los Pacificadores, quedando varios ciudadanos del Capitolio atrapados en el fuego cruzado. En la confusión, un aerodeslizador marcado con la insignia del Capitolio lanza bombas sobre la multitud. Cuando un grupo de médicos, entre los que se encuentra la hermana de Katniss, Prim, llega para atender a los heridos, se produce la segunda oleada de bombas, que mata a Prim y deja inconsciente a Katniss.

Katniss despierta y Haymitch le informa de que los rebeldes han ganado finalmente la rebelión. Katniss se enfrenta a Snow, que está prisionero y espera su ejecución. Le explica a Katniss que Coin montó el atentado para poner a sus seguidores en su contra y le recuerda a Katniss su promesa de no mentirle nunca. Katniss se da cuenta de que Gale había sugerido una estrategia similar y se queda atónita cuando Gale no puede negar su participación en la muerte de Prim.

Coin convoca una reunión de los vencedores de los Juegos del Hambre, donde se declara presidenta interina de Panem. Llama a votar por unos Juegos del Hambre finales y simbólicos, pero utilizando a los hijos de los líderes del Capitolio como venganza. Katniss vota que sí, con la condición de poder ejecutar a Snow. En la ejecución de Snow, Katniss mata a Coin en su lugar, lo que provoca una revuelta de los ciudadanos para linchar y matar a Snow. Peeta impide que Katniss se suicide y es arrestada. En su cautiverio, Haymitch le trae a Katniss una carta de Plutarch en la que le asegura que será perdonada, que no habrá "últimos Juegos del Hambre" y que podrá regresar al Distrito 12.

Al regresar a su casa en el Distrito 12, Katniss encuentra a Peeta, que se ha recuperado casi por completo de su condicionamiento. Reciben una carta de Annie, la esposa de Finnick, en la que les dice que el hijo de ella y Finnick ha nacido, que la madre de Katniss sigue tratando a los supervivientes y que Gale ha sido ascendido a capitán. El comandante Paylor es elegido formalmente como nuevo presidente de Panem.

Años después, Katniss y Peeta juegan con sus dos hijos en un prado. Su hijo llora por una pesadilla, y Katniss piensa que eventualmente conocerán su historia y su paso por los Juegos; le comenta a su bebé que a veces juega a un juego en el que imagina todas las cosas buenas que ha visto hacer a alguien. Dice que el juego se vuelve un poco tedioso a veces, pero afirma que "Hay juegos mucho peores para jugar".