Mùa hè chiều thẳng đứng kể về câu chuyện gia đình của 3 chị em gái: Sương (Như Quỳnh), Khanh (Lê Khanh) và Liên (Trần Nữ Yên Khê) quanh ngày giỗ mẹ tại Hà Nội.

Bộ phim nói về Mùi, một cô bé ôn hòa và luôn tò mò về thế giới xung quanh. Cô đi ở cho một gia đình buôn vải ở Sài Gòn khoảng những năm 1950. Trong gia đình này, người vợ là trụ cột chính, gánh vác công việc, còn ông chồng chỉ biết chơi bời và bà mẹ chồng. Ông bà chủ có ba con trai, một người trưởng thành, tên là Trung, con trai thứ tên là Lãng. Hai con trai còn lại, một đang tuổi vị thành niên ít quan tâm tới Mùi. Đứa thứ hai khoảng tuổi Mùi thường xuyên trêu chọc cô. Khi người chồng bỏ đi lần...