罗紘武（黄觉 饰）因父亲离世再次回到贵州。12年前，好友白猫（李鸿其 饰）被杀，罗紘武在追查凶手左宏元（陈永忠 饰）的过程中，被凶手的情人万绮雯（汤唯 饰）所利用。从此以后，这个神秘的女人构成了他所有的记忆、欲望、信念和梦魇，一段追寻之旅让他发现了被隐藏多年的秘密……

焦娇（汤唯 饰）15岁就来到了澳门，过着颠沛流离的生活，之后成为了赌场公关。罗大牛（吴秀波 饰）早年来到美国，一番摸爬滚打，如今已经是小有名气的加州房地产经纪人，事业一帆风顺的他在情场上自然步步为赢，是公认的钻石王老五。
一本名为《查令十字街84号》的书让这一对生活毫无交集的男女走到了一起，两人通过电子邮件进行交往，透过种种误会和波折，最终发现彼此是自己的灵魂伴侣。在此期间，焦娇徘徊在郑义（陆毅 饰）、邓先生（王志文 饰）和诗人（祖峰 饰）之间不知何去何从，而罗大牛则在同华裔老夫妻林平生（秦沛 饰）和唐秀懿（吴彦姝 饰）的交往当中逐渐发现了人生的道义。