因为家中长辈逼迫着要其做年轻寡妇段喜凤（吕丽萍）家的倒插门女婿，老井村青年孙旺泉（张艺谋）有心与高考落榜后回村务农的恋人赵巧英（梁玉瑾）离家出走，却因父亲被炸死在井下一事不得不将计划搁浅，听命做了段喜凤的丈夫。此后，孙旺泉把全部精力放在了打井上，终用科学方法测定了老井村第一口井的井位。 　　全村人日夜为打井奋战时，突发塌方事故，赵巧英和孙旺泉被土石封在了井下。在生命可能就此失去之际，两人按捺不住做了一次夫妻，然而，他们被人救了出来。

1976年北京的夏天，男孩周青（殷宗杰 饰）带着被父亲剃了一半的头发，和朋友小莫跑向了一截长城的遗址，在那里周青拾到一本残缺的小人书——《钢铁是怎样炼成的》。周青在地震期间看到男青年纪文（李强 饰）的吉它，以及纪文还在上高中的女友绍英（朱洁 饰）。不久四人帮倒台，周青开始在纪文的乐队中担任乐手，这段少年生活很快在纪文与绍英的纷争中宣告结束。周青进入了货运站开始强劳动力的工人生活，强壮火车司机朱赫莱（田壮壮 饰）成为了他心中的榜样，两人的相识以朱赫莱用自己的腿骨挽救遭遇事故的周青结束。一晃多年，八十年代末，周青（朱洪茂 饰）结束在海外的学艺回到北京，面对使他倍感陌生的北京摇滚圈，理想主义者周青无所适从，只能凭借寻找朱赫莱的执念在城市中继续游走……

喜欢捣鼓新鲜玩意的刘京伦（夏雨 饰）是丰泰照相馆的伙计，偶然一次机会认识了来北京放影戏的英国人雷门，银幕上的会动的影像使让这个年轻人着了迷，于是他便背着掌柜和亲人跟着雷门一起拍影戏放影戏。影戏的放映抢了伶界大王“谭贝勒”的热闹，不过他依然对这种洋人的玩意嗤之以鼻。一次进宫给慈禧太后祝寿时放映机意外爆炸，雷门因此被赶出中国，刘京伦心灰意冷之时只能重回丰泰照相馆当伙计。然而雷门从英国寄来的一些胶片，胶片里记录着他们当初在街头巷尾拍摄的北京城日常生活，刘京伦对于影戏的热情又重新被燃起。后来，便有了中国的第一部电影《定军山》。 影片取材于真实历史事件，讲述了中国电影诞生的历史。此片在第三十七届台湾金马影展上获得最佳改编剧本奖。