七十年代中期，胶片时代，一代人的回忆与情怀。在物质与精神皆匮乏的年代，人们对电影世界产生无限的好奇与热情。
　　1975年，劳改犯张九声（张译 饰）听闻已经多年未见的女儿在《新闻简报》中出镜，冒死逃出劳改农场，希望在电影院播放《新闻简报》时看到女儿。逃跑路上，他结识了想把胶片偷来做成灯罩的刘闺女（刘浩存 饰），以及想要保住工作的二分场电影放映员范电影（范伟 饰）。然而，《简报》的胶片在运输过程中出了意外，在地上被拖行好几里的路，损毁严重。后在众人的合力清洗修复胶片下，电影如期放映，张九声如愿看到女儿，随后被抓回劳改农场。
　　两年后， 国家落实政策，张九声被释放。他特意越过沙漠来到二分场与刘闺女重逢。刘闺女赶回家里，取出了珍藏的那一小片在张九声被抓时曾经包着含有张九声女儿的两帧《新闻简报》胶片的报纸。刘闺女带他到沙漠里寻找失落的胶片，瀚海茫茫，无从寻找。两人在沙漠中笑着望向远方…

1958年，新疆，两个骑骆驼的女人，唐妻和身怀六甲的疯妈，并肩而行，迎接她们的，是两段截然不同的命运……
1976年，南部一个边远的小山村，李东方（房祖名 饰）的母亲因为一双鞋子疯掉，成为疯妈（周韵 饰），终日疯疯癫癫，一天，李东方无意发现疯妈发疯的真相……
1976年，一所大学里，晚上在操场放电影，有女人声称被人“摸屁股”，梁老师（黄秋生 饰）阴差阳错成为嫌疑犯，有人开始在暗中帮他洗脱嫌疑……
1976年，老唐（姜文 饰）和唐妻（孔镱珊 饰）下放到李东方所在的小山村。老唐天天和村里的孩子们一起上山打猎，逍遥自在，唐妻备受冷落之下，准备寻找自己新的生活……
若干年的纠葛，从茫茫戈壁上的相遇开始，早已冥冥注定。