不停相亲的比较文学专业女硕士吴芳（赵薇）每次和相亲对象约会时都会点一杯绿茶，在与新的相亲对象陈明亮（姜文）约会时，她告诉对方点绿茶的原因是曾被一名叫朗朗（赵薇）的女孩告知，从一杯茶可以预测一个人的爱情，对此，自信对女人很有研究的陈明亮认为纯属胡说八道，开始向吴芳分析说女人不外乎森林型和罗马型两种。
带着各自对爱情的理解，吴芳和陈明亮开始了爱情角逐游戏。而随着两人的交往，朗朗也逐渐浮出水面，与刻板老土的吴芳形成对比的是，朗朗有着万众风情，然而陈明亮总觉得，她俩其实是一个人。

1948年的深冬，作家（姜文）在41岁生日的晚上收到一封厚厚来信，此信出自一个濒死女人之手，所言是她对他将近20年的爱恋，但他却一无所知。
18年前，13岁的女孩爱上了住在隔壁的作家，因家变搬到了别处后，女孩并没对作家忘情。几年过去，女孩变成女学生（徐静蕾）回到原来的住处，如愿以偿与作家有了交往，但作家对眼前曾住在其隔壁的女学生没有任何印象。作家有事离开，自此音信全无，女学生在绝望的等待中生下她与作家的结晶，并为让孩子过上优越生活变作依附有钱男人的交际花。又过几年，女学生变成女人，再遇她深爱多年的作家时，对方仍没把她认出。

二战期间，中国河北唐山挂甲台村的农民马大三（姜文 饰）在日本人的统治下过着平静的生活。一个晚上，游击队绑架了日军陆军士兵花屋小三郎（香川照之 饰）和翻译董汉臣，把他们捆绑塞入麻袋放在马大三家里，并吩咐马好好看管，几天后的大年三十来带人。马大三和村民战战兢兢地看守两人，花屋小三郎和董汉臣数次发出求救信号，皆被村民化解。半年过去了，村民们担心事情暴露，却又不敢把花屋等放了。
马大三最终被董汉臣说动，把花屋和董送到了日军宪兵队驻地，以换取粮食。日军宪兵军官酒冢猪吉是花屋的同乡。他表面上对马等人客气，但背后指责花屋让皇军蒙耻并殴打了他。宪兵队整队去马的村子里和村民联欢送粮，酒到酣时却乍露杀机……