《刺殺小說家》講述了壹名父親為找到失蹤的女兒，接下刺殺小說家的任務，而小說家筆下的奇幻世界，也正悄悄影響著現實世界中眾人的命運的故事。
《刺殺小說家》裏關寧是紅色盔甲，是李沐安排追殺路的。關寧經常夢到自己被困在小說裏某個村落的女兒，對應女兒在現實生活中被拐走在某個地方生活，那個唱兒歌的乞丐明顯就是從人販子手裏買了他女兒的人。至於後面那個拐賣他女兒的人販子說她女兒已死，可能是記錯了，也可能是故意這樣說讓他放棄尋找。
在追殺路的過程中，即關寧用石頭砸路想要殺害他這壹段，關寧聽到了那首兒歌（紅色盔甲聽到笛子聲），改變為追尋女兒而放棄殺路。李沐拿小橘子為把柄讓關寧為他做事（赤發鬼腹中獠牙纏住小橘子），關寧為了解救自己小說中的女兒和路、徒靈聯手（紅色盔甲和路、眼睛聯手鏟對抗赤發鬼）。
最後這段圖書館追殺，屠靈和關寧聯合對付李沐（眼睛和紅色鎧甲聯手為了保護路和小橘子與赤發鬼搏殺，贏得了最後的勝利，小橘子得救）至此這個小說裏的故事完美收關。現實生活中關寧在影片最後也見到了自己被拐走多年的女兒。
現實世界：電影開篇描述了壹臉疲憊的雷佳音飾演的關寧在壹座山上從惡夢中醒來，並記錄了自己的惡夢，而且最近總夢到壹個場景。接下來壹輛貨車出現，關寧在山上向汽車扔出石頭，石頭像激光制導壹樣正中汽車要害，把汽車逼停，把副駕駛人員打了個半死，問他小橘子在哪裏，結果關寧被駕駛人襲擊，暈倒在地，壞人逃跑。關寧恢復後打開貨車貨艙，裏面有六個被拐賣的孩子，尋找自己的孩子未果癱坐在車裏。?
這時警車到了誤把關寧當成拐賣犯抓走，接下來壹幕關寧被銬在警車裏，警車在加油站加油，這時警察拿出了從關寧身上搜出的女兒的照片，關寧當時情緒激動掙脫手銬，襲擊警察，搶走照片，並逃跑。在外面有輛車在提前等著他，開車的正是楊冪飾演的屠靈。
開車帶他逃跑並告知能幫他找到女兒，但是需要他的幫助，找他的原因是他做的夢。場景轉場，來到了楊工作單位，阿拉丁集團，老板於和偉飾演的李沐正在演講鼓勵大家用他們做的app。
屠靈則告訴關寧大數據找到了他的閨女，但是是六個，具體是哪個需要親子鑒定，而且說出了幫助關寧的第二個原因是關寧有能激光制導投石的特異功能，要他用這個功能去刺殺董子健飾演的路空文壹個小說家。?
原因是空文正在連載的小說<弒神>裏面的boss紅發鬼每次受到傷害，屠靈的老板就收到同樣的傷害，所以要殺死他不讓小說完結。關寧為了女兒坐船去到了空文所在的城鎮，路上關寧壹直聽小說，發現小說場景和他夢裏場景壹樣，到了目的地後壹直跟蹤空文，尋找機會，被空文發現後偽裝成書迷粉絲接近空文。
在這期間發現空文是個壹事無成只能啃老的五流作家，屠靈給關寧施加壓力，讓他不要和空文接觸，盡快完成任務就好，無意中空文得到了關寧記錄夢境的小本，靈感打開將以關寧為原型的人物寫進了書裏。?
小說世界則是在敘述故事的同時對現實世界明示及暗喻。開篇是董子健飾的空文在躲避敵人追殺，在懸崖邊上，佟麗婭飾的姐姐出現把他推到懸崖下的水裏讓他快跑並與敵人廝殺到壹起。結果空文沒有逃跑反而爬上了懸崖，看到了姐姐臨死的壹面，更手刃了殺死姐姐的老僧，埋葬了姐姐。決心去到京都殺死仇人赤發鬼，死去老僧身上的黑甲覺得此事有趣便上了他的身。?
壹路奔波坐船來到了京都，目睹了壹場戰爭，赤發鬼派民眾攻打了其他村寨，燒殺搶掠慘不忍睹。這時空文結識了小女孩小橘子。小橘子笛聲招來了紅甲騎兵，二人躲過襲擊，來到了小橘子家中，小橘子告訴空文，赤發鬼過去和他的兄弟久天壹直輔佐皇帝，結果後來赤發鬼奪了權，久天不同意去找赤發鬼，結果被赤發鬼殺死，並株連九族。
赤發鬼殘暴，蠱惑大家互相殘殺，並實行宵禁，小橘子父母就是錯過了回城時間，再也沒回來。這時殘暴的村民殺到，空文的黑甲覺醒替他擊殺眾人，並發現黑甲已經吸了空文太多血而被空文所控制。空文決心去皇城擊殺赤發鬼，小橘子認識路帶他過去。進了皇城後發現了大量紅甲騎兵，而且他們晚上都不能動，所以猜到這是為什麽赤發鬼要宵禁的原因。?
故事繼續，二人來到了宮殿內部，聽到了打鼓聲，結果走近了才發現這是赤發鬼的心跳聲，赤發鬼是個巨人，他告訴空文其實是久天的兒子，所以他壹直要殺掉他斬草除根，今天他自己送上門了。赤發鬼帶空文去了埋葬他父親的樹下，並在此處和空文打鬥。
結果空文和黑甲敵不過赤發鬼，空文受傷，黑甲被捏碎，這時小橘子奮力吹笛子，希望自己父親能聽到笛聲來救她，赤發鬼將小橘子吞入腹中，這時小橘子父親殺出，正是此前被小橘子笛聲吸引追擊二人的紅甲騎兵。
紅甲騎兵手持加特林與赤發鬼戰做壹團，最後的最後空文借助半身黑甲的力量和紅甲騎兵壹起用空文父親留在赤發鬼額頭上的寶劍將赤發鬼擊殺，小橘子得救和爸爸抱在壹起，摘下了紅甲騎兵頭盔正是關寧。空文坐在樹下打開了藤甲的眼睛，小說結束。
《刺殺小說家》裏小說故事都是對現實的明示及暗喻。赤發鬼即是於和偉飾演的黑心老板。被赤發鬼殺死的兄弟久天就是現實小說家的父親。
小橘子吹的笛聲是現實世界關寧教給女兒的歌謠。紅甲騎兵是關寧，開始被蒙騙要暗殺空文，就像小說裏他出現時是追殺空文，後面看清事實幫助並親自完成小說，正是小說裏紅甲騎兵和空文壹起殺死了赤發鬼。