Cantando sotto la pioggia termina con Lina Lamont che viene convinta con l’inganno ad esibirsi in playback da Don Lockwood, Cosmo Brown e R.F. Simpson, per essere successivamente smascherata. Il gesto viene eseguito per far scoprire il vero talento canoro di Kathy Selden, rimasta dietro le quinte.
Hollywood, 1927. Le star Don Lockwood (Gene Kelly) e Lina Lamont (Jean Hagen) non godono di particolari rapporti sui set, a causa dei comportamenti altezzosi di quest’ultima. Sospettando che l’attore sia segretamente innamorato di lei, ella assume un atteggiamento sempre più ossessivo. Tanto che durante le conferenze stampa, l’uomo si vede costretto a interromperla costantemente per non veder rovinata la propria immagine. Ma i loro fan credono che siano una coppia nella vita reale.
Mentre è in corso il passaggio dei lungometraggi dal muto al sonoro, il produttore R.F. Simpson (Millard Mitchell) si trova in difficoltà a convertire l’ultima pellicola girata dal duo, Il cavaliere spadaccino, a causa della voce non piacevole della stessa Lamont. Per sopperire a questa difficoltà, il musicista Cosmo Brown (Donald O’Connor) presenta al suo amico Don la talentuosa cantante Kathy Selden (Debbie Reynolds).
Dopo un test screening negativo, Brown suggerisce a Simpson di cambiare il titolo dell’opera e il suo genere, dove la Selden andrebbe a doppiare i dialoghi di Lina. Nel frattempo, Lockwood si innamora della cantante, dopo averla vista esibirsi in uno spettacolo di cabaret. La relazione nascente non viene vista di buon occhio da Lina, che per rappresaglia minaccia di sabotare la loro storia d’amore. Oltre a costringere la stessa Kathy a doppiarla nei suoi successivi lavori contro la sua volontà.
Per mettere in cattiva luce l’arrogante attrice, Don, Cosmo e Simpson organizzano un’esibizione improvvisata della stessa al termine della premiere del film. Dove viene alla luce il talento canoro della Selden.