北魏，有個小女孩叫花木蘭(徐嬌飾演小花木蘭)，與父親花弧相依為命。從小受父親影響偷練武功，私學陣法，武藝高強。 木蘭(趙薇飾演)十八歲時，遊牧民族柔然犯境，軍情緊急，魏國全民征兵。木蘭不忍年邁的父親再上戰場，便灌醉父親，違抗軍令，靜靜地替父從軍。 初入軍營，木蘭精湛的武藝引起了副營長文泰(陳坤飾演)的注重。但身份的危機卻一步步逼近木蘭…… 文泰和木蘭並肩作戰，勝戰連連，晉升為將。然而，木蘭的內心卻無時無刻不在逃避戰爭。相處中，兩人漸生情愫。冒頓(胡軍飾演)圍困魏軍，眼看著到了山窮水盡的地步，文泰為了自己的愛人，為了顧全大局，主動向冒頓坦白了自己的身世之謎…… 木蘭追遣散了士兵，追隨文泰的腳印，曆盡千辛萬苦，她終於見到了自己的愛人。木蘭和文泰回到朝廷，備受嘉獎。本以為有情人終成眷屬，沒想到皇帝為了停止這場戰爭，決心讓文泰和柔然公主和親……