京剧艺术大师梅兰芳先生的传记电影，但多处描写与史实不符。
唱了大半辈子戏的大伯因在西太后寿辰中顾及家中出殡未穿红被赐一纸枷锁后，少年梅兰芳将他临死留下的一封书信随身携带，开始跟随与梅家有世交的京剧老生名角十三燕（王学圻）学唱戏、做人。十年后，梅兰芳（余少群）在梨园崭露头角，想着能一辈子清清白白唱戏、做人。
对戏剧艺术有颇深研究的留洋司法局长邱如白（孙红雷）满腹牢骚于传统京剧，却在看过梅兰芳的演出后难抑激动，提笔给他写下鼓励、建议书信。梅兰芳也想创新表演，对邱如白十分感激。两人封封书信往来、见面促膝长谈中，梅兰芳对京剧的理解日渐加深、翻新，并收获“三哥”邱如白持续一辈子的单纯情谊。
但梅兰芳也因此与十三燕生出分歧。两人在好事者的怂恿下决定对打擂台，梅兰芳大获全胜，迎来自己的时代。梅兰芳能成功，除了自个有非一般的悟性、邱如白时刻在艺术上将他鼓励外，尚因大银行家“六爷”冯子光（英达）在财力上慷慨相助。
之后，梅兰芳（黎明）迎娶福芝芳（陈红），开始试图过台上销魂女子、台下一般男子的生活，却注定如身戴“纸枷锁”般难如愿：结识当红须生孟小冬（章子怡）后，他与之结成精神上的伉俪，却抱憾擦身；抗日时期，为了表气节，他蓄须忍痛离别心爱的舞台。期间助他在国际舞台上大放光彩的赴美演出，亦是好事多磨。

传说中白鹿庇佑的白鹿原上，世代居住着同根家族白、鹿两姓子孙。时代变迁，清朝覆灭，民国建立。现任族长白嘉轩（张丰毅 饰）之子白孝文（成泰燊 饰）、乡约鹿子霖（吴刚 饰）之子鹿兆鹏（郭涛 饰）与白家长工鹿三之子黑娃（段奕宏 饰）情同手足，成年后各赴前程。黑娃与渭北郭举人家的小女人田小娥（张雨绮 饰）私通败露，田小娥亦被族长拒于祠堂之外，两人遂迁至慢坡窑洞内度日。加入共产党的鹿兆鹏从城里带回革命浪潮，黑娃成为中坚力量，国共分裂后兄弟俩被迫逃亡。鹿子霖乘机霸占独自留守的田小娥，并设计利用她陷害下任族长白孝文，引发族内轩然大波……风云变幻的时局下，素有“仁义”之名的白鹿村内纷争不断，古老的土地面临着翻天覆地的变化。
本片改编自陈忠实先生第四届茅盾文学奖作品《白鹿原》。原著时间跨度长达半个世纪，影片截取其中1912年到1938年间的动荡变迁，原生态的秦腔演绎与苍茫的麦田取景令人沉醉。