Katniss Everdeen è tornata a casa sana e salva dopo aver vinto i 74° Hunger Games insieme al compagno Peeta Mellark. La vittoria significa che i due devono tornare indietro e lasciare la famiglia e gli amici più cari, intraprendendo un "Tour del vincitore" dei distretti. Lungo la strada Katniss percepisce che una ribellione sta ribollendo, ma il Campidoglio ha ancora il controllo della situazione mentre il Presidente Snow prepara i 75° Hunger Games annuali (Il Quartier Generale), una competizione che potrebbe cambiare Panem per sempre.
Le riprese sono iniziate il 10 settembre 2012 ad Atlanta, in Georgia, prima di spostarsi alle Hawaii.
The Hunger Games: Catching Fire è stato presentato in anteprima a Londra l'11 novembre 2013 ed è uscito nelle sale il 15 novembre 2013 in Brasile, il 20 novembre in Finlandia, Svezia e Norvegia, il 21 novembre nel Regno Unito e il 22 novembre negli Stati Uniti. Il film ha stabilito i record per il più grande weekend di apertura di novembre e per i più grandi incassi nei tre e cinque giorni del Ringraziamento, superando gli incassi del primo film di oltre 150 milioni di dollari. È il 26° film che ha incassato di più al botteghino nazionale e il film che ha incassato di più al botteghino nazionale del 2013, diventando il primo film in 2D dopo Il cavaliere oscuro (2008) a raggiungere il primo posto al botteghino annuale, oltre ad avere una protagonista femminile in testa al botteghino per la prima volta dopo L'esorcista (1973). Il film ha incassato oltre 865 milioni di dollari in tutto il mondo ed è il quinto film di maggior incasso del 2013, il film di maggior incasso distribuito da Lionsgate e il maggior incasso della serie Hunger Games.
Catching Fire ha ricevuto recensioni positive ed è considerato dalla critica un miglioramento rispetto al suo predecessore, con la sensazione che sia "un film più sicuro e più curato"; e ha elogiato l'interpretazione della Lawrence nel ruolo di Katniss, i temi, le sequenze d'azione, la colonna sonora, la sceneggiatura, gli effetti visivi e la profondità emotiva. È stato il capitolo della serie di Hunger Games più acclamato dalla critica, secondo l'aggregatore di recensioni Rotten Tomatoes. Il film ha ricevuto anche numerose nomination, tra cui quella per il Broadcast Film Critics Association Award come miglior film d'azione e il Saturn Award come miglior film di fantascienza. Per la sua interpretazione, la Lawrence è stata nominata una seconda volta all'Empire Award come miglior attrice, oltre che al Saturn Award e al Broadcast Film Critics Association Award. La canzone "Atlas" è stata anche nominata ai Grammy Award per la Miglior Canzone Scritta per Media Visivi e ai Golden Globe Award per la Miglior Canzone Originale.
Il film è stato seguito da The Hunger Games: Mockingjay - Parte 1 e The Hunger Games: Mockingjay - Parte 2, rispettivamente nel 2014 e nel 2015.
Katniss Everdeen e Peeta Mellark sono tornati a vivere nel Distretto 12 in una vita di comodità materiali e disagio emotivo dopo la loro vittoria congiunta nei 74esimi Hunger Games. Il Presidente Snow fa visita a Katniss e le spiega che le sue azioni ai Giochi - in particolare il suo patto suicida con Peeta - hanno ispirato rivolte in tutta Panem. Le ordina di utilizzare l'imminente Tour della Vittoria per convincerlo che le sue azioni sono state compiute per amore e non per sfida al Campidoglio, avvertendola che altrimenti i suoi amici, la sua famiglia e tutti gli altri abitanti del Distretto 12 rischieranno l'esecuzione. Il mentore di Katniss, Haymitch, la avverte in seguito che i vincitori dei giochi devono fungere da mentori per i futuri tributi e che la loro dimostrazione d'amore sarà costretta a continuare per il resto della loro vita.
Nel corso del Tour della Vittoria, in molti Distretti si verificano disordini e proteste, oltre alla brutalità dei pacificatori locali. Peeta e Katniss annunciano il loro fidanzamento nel tentativo di placare i Distretti. A una festa dell'alta borghesia che conclude il tour, Snow brinda pubblicamente ai due, ma segnala sottilmente a Katniss di non essere convinto. Durante i festeggiamenti, Katniss incontra l'enigmatico nuovo capo del Gamemaker Plutarch Heavensbee. I pacificatori guidati dal brutale Comandante Romulus Thread iniziano a fare irruzione senza pietà nelle case e in altri luoghi del Distretto 12, imponendo ai cittadini il coprifuoco. Gale, l'amico di Katniss, viene frustato pubblicamente dopo aver affrontato Thread per impedirgli di uccidere i civili; viene salvato da Katniss e dagli altri vincitori. Heavensbee dice a Snow che la ribellione non può sopravvivere alla nuova celebrità di Katniss come vincitrice.
Viene annunciata l'imminente 75ª edizione degli Hunger Games, il terzo "Quarter Quell", con i tributi che saranno selezionati tra i vincitori precedenti. Katniss si dedica a garantire che Peeta sopravviva. Il giorno della Mietitura viene estratto il nome di Haymitch, ma Peeta si offre subito volontario per prendere il suo posto. I tributi adulti, abituati a una vita sicura e confortevole come vincitori, sono apertamente arrabbiati per essere stati costretti a tornare ai Giochi. Per l'intervista pre-Giochi, Katniss indossa un abito da sposa, come ordinato da Snow, ma la sua stilista Cinna lo fa trasformare nel simbolo della Befana. Durante l'intervista, Peeta mente sul fatto che lui e Katniss si sono sposati in segreto e aspettano un bambino, provocando le inutili proteste dei cittadini per fermare i Giochi. Poco prima che Katniss entri nell'arena, Cinna viene picchiata a morte dai Pacificatori davanti a lei come punizione per aver manomesso il suo vestito.
Durante i Giochi, Katniss e Peeta si alleano con i tributi del Distretto 4, il playboy Finnick Odair e la sua anziana mentore Mags. Quando il campo di forza dell'arena scuote Peeta, fermando il suo cuore, Finnick lo rianima. Il gruppo è poi costretto a fuggire da una nebbia velenosa; quando Peeta non riesce a proseguire, Mags si sacrifica affinché Finnick possa aiutarlo. Il gruppo scopre che l'acqua elimina le vesciche causate dal gas. Quando i mandrilli attaccano, Peeta viene salvato dall'inaspettato sacrificio di un tributo tossicodipendente del Distretto 6. Il gruppo fugge verso la spiaggia, dove Peeta si è sacrificato per aiutare Finnick. Il gruppo scappa sulla spiaggia, dove incontra Beetee e Wiress, una coppia di scienziati tributi del Distretto 3, e l'acerba tributa del Distretto 7 Johanna Mason. Wiress, che ha avuto un esaurimento nervoso, ripete la frase "tic tac", facendo capire a Katniss che l'arena è progettata come un orologio, con rischi regolari ogni ora contenuti nelle rispettive zone. La gola di Wiress viene tagliata da Gloss, uno dei Custodi del Distretto 1. Gloss viene poi ucciso da Katniss. Gloss viene poi ucciso da Katniss mentre Johanna uccide sua sorella, Cashmere. Finnick viene ferito da un'altra Carriera. Heavensbee fa girare l'orologio ai Gamemaker per disorientare i tributi.
Beetee suggerisce di attirare il resto dei Carrier sulla spiaggia bagnata e di fulminarli, approfittando dei fulmini che cadono ogni 12 ore. Il gruppo si separa per preparare la trappola, stendendo i fili. Quando i tributi del Distretto 2, Bruto ed Enobaria, emergono, Johanna stordisce Katniss, le taglia il localizzatore dal braccio e fugge. Katniss trova un Beetee svenuto. Non riuscendo a trovare Peeta e sentendo un cannone, Katniss quasi uccide Finnick, pensando che li abbia traditi, ma lui le ricorda di "ricordare chi è il vero nemico". Katniss attacca un filo a una freccia e la scaglia contro il tetto dell'arena proprio mentre scoppia un fulmine. Il fulmine viene condotto lungo il filo, causando il cedimento degli scudi dell'arena e la caduta del tetto e Katniss perde i sensi.
Katniss si risveglia in un aereo con Haymitch, Finnick, un Beetee ancora incosciente e Heavensbee, che si rivela essere un ribelle contro Snow. Haymitch le dice che sono diretti al Distretto 13, sede della nuova ribellione. Rivela che metà dei tributi erano coinvolti in un piano per salvare Katniss, simbolo della crescente ribellione, ma che Peeta e Johanna sono stati catturati. Katniss, sconvolta, viene sedata dopo aver tentato di attaccare Haymitch per aver violato la sua promessa di salvare Peeta. Al suo risveglio trova Gale al suo fianco, che la rassicura che la sua famiglia è al sicuro ma che il Distretto 12 è stato distrutto dal Campidoglio.