Film má premiéru v zimě roku 1983 v New Yorku, kde letitý portorikánský veterán z druhé světové války Hector Negrón (Laz Alonso) pracuje jako úředník na poště. Uprostřed pomoci zákazníkovi se zdá, že Negrón muže náhle poznává a okamžitě zpod pultu vytáhne německý luger z druhé světové války a střelí muže do hrudi, čímž ho na místě zabije. O několik hodin později jsou na místě činu reportér Tim Boyle (Joseph Gordon-Levitt) a detektiv Antonio Ricci (John Turturro), kteří hledají informace. Po jistém přesvědčování Ricci dovolí Boyleovi, aby doprovázel další dva policisty, kteří se chystají prohledat Negronův byt, kde muži objeví jemně vyřezávanou kamennou hlavu, která je odhalena jako dlouhý chybějící segment z Ponte Santa Trinita, florentského mostu postaveného během renesance, který byl během války zničen nacisty. Nalezeno je také Purpurové srdce a záběr na obrázek odhaluje, že byl také oceněn Záslužným křížem a Stříbrnou hvězdou. Boyle prosí o vysvětlení Negróna, který pak má vzpomínku na své zážitky z války.
Jeho osobní cesta válkou je znázorněna ve flashbacku, který začíná tam, kde Afroameričané a černý Portoričan ze segregované 92. pěší divize Buffalo Soldiers hlídkují v Itálii. Po katastrofálním útoku na německé pozice za řekou Serchio, při kterém důstojník povolává dělostřelectvo na vlastní pozici, protože odmítá věřit jejich zprávám o tom, jak daleko postoupili, uvízli čtyři vojáci na špatné straně řeky: rotný Aubrey Stamps, seržant biskup Cummings, desátník Hector Negrón a vojín Samuel Train. Train najde italského chlapce jménem Angelo, který je kriticky zraněn. Při cestě přes hory Toskánska narazí na malou vesnici, jejíž obyvatelé si vytvoří pouto s vojáky. Poté, co Negron konečně zprovozní vysílačku na batohu, zavolají na velitelství a mají zajmout nepřátelského vojáka, aby se zeptali na německé plány protiútoku. Místní partyzánská skupina dorazí s mladým německým ex-rottenführer/Obergefreiter desátníkem (ex-rottenführer/Obergefreiter) Hansem Brandtem v zajetí, který je ve skutečnosti dezertér, který střílel na majora, když zachraňoval chlapce Angela před masakrem SS v nedaleké vesnici St. Anna, než ho převezme do Wehrmachtu, kde znovu dezertuje. Jeden z partyzánů ví, že německý zajatec ho může identifikovat jako zrádce. Poté, co zatají skutečnost, že se německé síly blíží k vesnici v rámci protiútoku, zrádce německého zajatce zabije. Když se s ním partyzánský vůdce střetne, zrádce ho zabije také a uteče; je to zrádce, kterého Negrón zastřelí o 39 let později na poště.
Během pobytu ve městě, po smrti německého zajatce, dorazí Negrónův, Trainův, Biskupův a Stampův velitel – tentýž, který přivolal dělostřelectvo na jejich hlavy – do vesnice, aby německého zajatce vyslechl, ale najde ho mrtvého. Američané se připravují opustit vesnici před německým protiútokem, ale Train odmítá chlapce opustit a napadne poručíka, který se je pokusí rozdělit. Ludovico, jeden z vesničanů, prohlásí Traina za „spícího muže“ poté, co spatří podobnost mezi ním a místní horou, kterou pověsti obdařily ochrannými vlastnostmi. Poté, co slíbí, že všechny čtyři vojáky postaví před vojenský soud, důstojník a jeho kontingent začnou vyjíždět z města, ale jsou chyceni v německé ofenzivě. Zbývající Američané a partyzáni se drží na místě a zabíjejí mnoho Němců, ale jsou příliš přečísleni. Train je smrtelně zraněn poté, co byl dvakrát postřelen, když nesl chlapce, a brzy poté zemře. Bishop a Negrón zadržují Němce, zatímco Stamps se snaží dostat vesničany do bezpečí, dokud Bishop není zastřelen a nezemře. Renata, která je Stampsovým a Bishopovým milostným zájmem po celý film, je zabita spolu se svým otcem; Stamps je brzy zastřelen a zabit také. Nyní, když je naživu pouze Negrón, zatímco se snaží ustoupit, je střelen do zad, ale je zachráněn svým rádiem. Angelo dává Negrónovi hlavu sochy, kterou Train nosil od Florencie, protože věřil, že nese magickou moc. Negron dává Angelovi svůj růženec a říká mu, aby odešel. Angelo je odveden duchem svého bratra Artura, který byl zabit během masakru u sv. Anny. Negrona ušetří německý důstojník Eicholz, bývalý učitel angličtiny a nadřízený důstojník německého vězně, který mu podá svůj luger a řekne: „Braň se.“ Přicházejí další Američané, zabezpečují vesnici a evakuují zraněného Negróna. Za své zranění dostane Purpurové srdce a je mu zaručena cesta domů kvůli zranění.
Film se pak vrací do roku 1984 k soudnímu řízení. Negróna nakonec zachrání před životem ve vězení mocný výkonný právník najatý bohatým mužem, který vydělal jmění výrobou bezpečnostních pásů a dalších bezpečnostních zařízení a který také zakoupil hlavu sochy. Hector je přivezen na Bahamy a shledává se s hlavou sochy v doprovodu jejího nového majitele. Drží ji s pláčem, jak byl jediný, kdo ví o tom, co se v té době ve vesnici stalo. Majitel mu řekne, že není jediný, kdo to ví, a vytáhne růženec, který odhaluje sám sebe jako dospělého Angela. Oba drží Hectorův růženec a šťastně propukají v pláč.
Koncem roku 2007 byl dosud neuveřejněný film ostře odsuzován některými přeživšími historického zvěrstva Sant’Anna di Stazzema a místními politiky, včetně výzvy k zákazu filmu kvůli „falešné rekonstrukci, která nezohledňuje historickou realitu … jinak bude poškození paměti a historické pravdy velmi vážné“. Starosta obce s tímto názorem nesouhlasil a dodal, že je „si jistý, že Spike Lee udělá mistrovské dílo“.
Na italskou premiéru filmu v italském Viareggiu byly naplánovány protesty blíže neurčených organizací, které vzešly ze zápletky partyzána kolaborujícího s nacisty. To je v přímém rozporu s uznávanou italskou verzí událostí, která říká, že vraždění nebyla odveta, ale nevyprovokovaný akt brutality a že hon na partyzány byl záminkou. Giovanni Cipollini, zástupce šéfa ANPI, řekl, že film je „falešnou rekonstrukcí“ a „parodií na historii“. Nicméně Lee bez pokání uvedl: „Neomlouvám se.“ Italům řekl, že „je toho hodně o vaší historii, s čím jste se ještě nesetkali. Tento film je naší interpretací a já si za ní stojím.“ McBride, autor románu, uvedl: „Jako černý Američan chápu, jaké to je, když někdo vypráví vaši historii…bohužel, historie druhé světové války tady v Itálii je i naše a tohle bylo to nejlepší, co jsem mohl udělat…je to konec konců fiktivní dílo.“
Zázrak u sv. Anny zahájil v USA limitované uvedení do 1 185 kin, celkově devátý. Úvodní víkendový prodej ve výši 3 477 996 dolarů přisoudil jeho domácí záběr 7 919 117 dolarů.