"5 בספטמבר" הוא סרט עלילתי, מותח ומרתק על הדרמה שהתחוללה באולפן חדשות הספורט אי. בי. סי. שהעביר בשידור חי ולכל העולם את אירועי מתקפת הטרור באולימפיאדת מינכן 1972. מתקפה שהסתיימה למרבה הצער ברצח 11 ספורטאים ומאמנים ישראלים.
במרכז הסיפור נמצא ג'ף (השחקן ג'ון מונרו), מפיק צעיר ושאפתן ברשת הטלוויזיה אי. בי. סי. שלהוט להוכיח את עצמו לבוס שלו, מפיק הטלוויזיה האגדי רון ארלידג' (בגילומו של השחקן פיטר סרסגארד). יחד עם המתרגמת הגרמנייה מריאן (השחקנית לאוני בנש) והמנטור שלו מרווין בדר (השחקן בן צ'פלין), ג'ף לוקח באופן בלתי צפוי את המושכות על מה שיהפוך לאחד מהשידורים החיים המותחים והנצפים ביותר בהיסטוריה. כאשר הנרטיבים משתנים, הזמן מתקתק, ושמועות סותרות מתפשטות, וחייהם של החטופים תלויים על חוט השערה. ג'ף מתלבט בין החלטות קשות בעודו מתמודד עם מצפונו המוסרי.
