塞斯（尼可拉斯凯吉饰）是一各充满好奇的天使，他被上帝派驻在洛杉矶，专门护送垂死的病人上天堂。而在当地医院中从事心脏科手术的医生玛姬（梅格莱恩饰）却成日在手术台上帮助病人与死神交战。因为职业的冲突，天使注意到了这个美丽、自信的女医生。
有一天她在进行手术时，一名病人突然暴毙于她手中，当塞斯前来护送病人上路时，却发现了玛姬的脆弱和自。玛姬无法释怀如此打击，顿时对一切失去信心，天使情不自禁的想要伸出援手，帮助这个令他心动的女人。于是，塞斯冒着极大的危险，毅然在玛姬面前现身。他从一名虚无飘缈的天使，变成一个神秘的陌客，一尝他向往已久却只能袖手旁观的凡人生活。
当他们相遇后，玛姬也喜欢上温柔体贴的塞斯，可是她对这名没有过去的男人感到十分怀疑，但却又无法抵抗他的魅力，玛姬因此感到困惑、害怕。而这时候的赛斯却对自己无法真正融入现实生活，体会凡人的触摸、感官而无奈沮丧。但他深爱着玛姬，渴望分享她生活的点滴，于是他对上帝提出要求，那就放弃天使的身份，成为一个真实的凡人，会饥饿、会疼痛、会流泪。为了爱情，他宁愿用在天堂里亿万年的永生，换取人间短暂却甜蜜的生活。

幕 后
1988年，制作人道恩·斯蒂尔取得了《柏林苍穹下》的改编拍摄权，斯蒂尔的丈夫兼搭档查尔斯·罗文说："在维姆·文德斯笔下，天使为了爱情必须面对变成凡人的抉择，道恩对此情有独钟，可她不想如法炮制。我们的两位主人公在影片开始不久便相遇了，而且之后的很多情节都与《柏林苍穹下》截然不同。"
斯蒂尔一直认为梅格·瑞恩是扮演玛吉医生的最佳人选，她说："梅格的表演非常真实、可信，她的感觉、坚强和脆弱是我们所固有的，所以观众很容易产生共鸣。"当两位制作人找到瑞恩时，瑞恩立即给予了积极回应，在她看来，本片剧本是唯一一部让她无法回绝的剧本。为扮演角色，瑞恩进行了大量研究，她不但曾多次观摩开心手术，还学习了手术室行为规范，并在两位著名心外科专家的指导下接受了技能培训。不过，外科实践仅仅是了解角色的一部分，真正让瑞安受益匪浅的是与一位医生的谈话。她回忆说："我问他是否相信上帝，他说不，我又问他是否目睹过奇迹，他说有过，却不认为自相矛盾，这内在的对抗本身就意味着存在。于是我想到片头的玛吉正是如此，她起初很封闭，只知道工作和科学，后来，她才学会怎样平静的接受不合理，并体会到人生中的每一分钟是多么宝贵。"
在主演过《勇闯夺命岛》、《空中监狱》和《变脸》之后，尼古拉斯·凯奇开始关注爱情故事，他说："当时我正想出演一部没有暴力的电影，那肯定就是爱情片了。我想人们之所以会有些惧怕爱情片是因为后者的难能可贵，而《天使之城》正讲述了一个独特的爱情故事，展现出吸引、激情和爱情的难以捉摸。玛吉是人类，塞斯是精灵；玛吉的工作是挽救生命，而塞斯的职责是引导灵魂进入天国，他们身处两个世界，却无法停止对彼此的渴望。"在筹备角色期间，凯奇从科学分析天使的《The Physics of Angels》书中获取了创作灵感，他相信，天使并非是子虚乌有的传说。
为成为本片导演，布拉德·塞伯宁倾注了极大热情，相似的亲身经历让他对影片故事感触颇深，他回忆道："曾有一位与我关系密切的女人意外辞世，在她死后，我来到她生前的住所，我能感到她仍在那里，后来我梦见她重返人间，我们在梦中交谈了很久。"除此之外，影片故事主题也深深吸引着塞伯宁，他认为《天使之城》有关深挚之爱所造就的信仰的飞跃和信仰的胜利，而玛吉和塞斯正是对我们在爱情和生活中面临种种挑战的隐喻。