公元700年的盛唐时期，大唐同中亚及西域各国在经济、文化上有许多交流，西域的丝绸之路是相互来往的要道，为捍卫其完整，唐朝军队不断与突厥发生军事冲突。
戍边校尉李（姜文 饰）因不愿屠杀突厥的老人、妇女和孩子而触犯军令，成为通缉犯。为缉捕他，皇帝封屡请回国的日本遣唐使来栖（中井贵一 饰）为捕快，并许诺只要能将校尉李捉拿归案，便可满足其回国心愿。其时战事正酣，来到西域的来栖又受托护送将军之女文珠（赵薇 饰）回长安。中途他遇见校尉李，一场大战，两人不分轩轾，相约长安城下再决生死。不久，他们碰上护送经书的朝廷商队及觊觎驼队的响马子安（王学圻 饰），生死大战蓄势待发……

台湾富商马克（赵又廷 饰）跟名媛方柔伊（舒淇 饰）有染，但却无法给她承诺。这令她极为伤心，气急败坏离开酒店，在街头遭遇酒店服务生小宽（阮经天 饰）偷拍，柔伊怒砸相机，随即与富商陆平（钮承泽 饰）驾车离去。原来柔伊本是陆平的情人，但是却无法获得一纸婚约。倒是因为那次相遇，她和口吃的小宽发生了一段感情……
小宽的妹妹宜珈（陈意涵 饰）是自行车选手，她的闺蜜是钮承泽的独女小霓（郭采洁 饰），后者习惯性跟她抱怨男友阿凯（彭于晏 饰）的诸般不好，但是宜珈却持相反意见并暗度陈仓。于是一道三角恋开始分割友情……
马克去北京出差，欲购一套四合院，与房地产中介小姐小叶（赵薇 饰）不打不相识，并在民警的怂恿下，阴错阳差充当了她儿子豆豆的父亲。从此，一段海峡之恋由此展开……