在帮助陈家沟成功阻击特洛伊后，痴痴傻傻地杨露禅（袁晓超 饰）和陈玉娘（杨颖 饰）喜结连理。可就在大喜的日子里，陈家大哥栽秧（冯绍峰 饰）携妻子允儿（谢欣颖 饰）回到家中。家人团聚，自是一番旧情重叙，独掌门人陈长兴（梁家辉 饰）对长子的到来心存顾虑，反对天资聪慧的露禅寄予厚望。在此之后，接二连三的不安定悄悄在陈家沟滋生。栽秧向族人说起了铜钟夜响和拳法不传外姓人的渊源，致令全村人视露禅有如洪水猛兽，势将其赶出陈家沟。在栽秧种种险恶用心之后，怀着一颗复仇之心的方子敬（彭于晏 饰）的身影时隐时现。
在东西方文明剧烈碰撞的世纪之交，露禅和陈家沟的人们面临着前所未有的生死考验……

清朝中叶，内忧外患，传统崩溃，民生凋敝。小男孩杨露禅额头天生肉角、相貌奇异，却只会吃和傻笑，大家认定他这辈子只能混吃等死，唯独杨母（舒淇 饰）认为儿子露禅（袁晓超 饰）天赋异禀，将来必成大器。随着年龄增长，露禅渐渐展现异于常人的能力——对于种种拳脚招式，过目不忘，尤其是头顶肉角一旦被触动，更是力大无穷，无人能敌。高人指出，如能善用此天赋，他将成为绝顶高手，但若放任其颜色由红转黑，必有性命之虞。露禅一路颠沛流离来到陈家沟——太极拳的发源地，希望学拳保命。孰料陈家拳不传外人，所幸有神秘老人（梁家辉 饰）总在关键时刻暗中指点，露禅进步神速，令村民刮目相看。一向平静的山村，因为朝廷修筑铁道面临灭村危机。在陈家沟成长，从英国学成归国的直隶铁道总监造方子敬（彭于晏 饰），为了自己的前途，不惜牺牲乡亲的利益。玉娘（杨颖 饰）与子敬青梅竹马，面对爱人背叛，伤心欲绝，决定不惜性命保护家园。子敬率领机械怪兽“特洛伊”直捣村口，威胁村民限期搬离，否则夷为平地。露禅在神秘老人的指点下，与玉娘并肩作战，一举摧毁特洛伊，打退清兵，拯救全村。陷入疯狂的方子敬，誓言以更强大的火力报复，而玉娘也做出了一个重大决定……