הגיבורות של האור מעל לונדון הן נשים מרשימות ועוצמתיות המשחרות אחר אהבה, חופש והאמת. 2017 – קארה הרגריווס מגלה יומן מתקופת מלחמת העולם השנייה אשר תוכנו עתיד לשנות את חייה לנצח. 1941 – לואיז קין רק בת תשע־עשרה, אבל מסלול חייה כבר נקבע עבורה. היא מתבקשת לחכות בבית הוריה בכפר בקורנוול עד שהמחזר האמיד שלה ישוב מהמלחמה ויבקש את ידה. אבל פגישה מקרית בין לואיז לטייס חיל האוויר המלכותי לויטננט פול בוסטון המקסים, המוצב בבסיס בקרבת מקום, טורפת את הקלפים. הקלפים נטרפים בשנית כאשר הטייסת של פול מועברת בפתאומיות לבסיס אחר. לואיז, המבקשת לצקת משמעות גדולה יותר לחייה, מתגייסת לזרוע הנשית של הצבא הבריטי ונהפכת לתותחנית ביחידת הנ"מ. בעודה מתצפתת על השמים האפלים של לונדון בחיפוש אחר מפציצים, היא מוצאת נחמה בכתיבת חלומותיה ביומן. עשרות שנים אחר כך, כשקארה קוראת את מילותיה של התותחנית הבריטית, היא לומדת שגם ברגעים הקשים ביותר ניתן למצוא שביב של תקווה ומבינה שכמו לואיז, גם עליה לאזור אומץ ולהסתכן.