上世纪70年代末，北方某农场。雷雷（邓超 饰）是个生性顽劣的干部子弟，看似纨绔不羁，实则纯真善良；叶青儿（孙俪 饰）是个美丽的女知青，无端受人诬陷被骂作“破鞋”，却冰清玉洁、楚楚动人。这对被众人孤立的“落后分子”不打不相识，结下了两小无猜的纯洁友谊。在叶青受尽欺凌的农场岁月里，雷雷总是不顾一切地保护她，替她出气，为她打架。青儿满心感动，暗生情愫。伴随着邓丽君那首《甜蜜蜜》的动人歌声，两人青涩的爱情开始在荒芜的岁月中悄然萌动。后来，青儿返城进入医学院读书，雷雷也随父母回到城里。然而，高考落榜沦为待业青年的雷雷，却怎么也不能让青儿的父母看上眼。青儿的母亲认定雷雷就是个小流氓，想尽一切办法要将两人拆散。与此同时，医学院的韩阳（沙益 饰）也一直默默帮助着叶青，为她苦苦守候。出身高干家庭的雷雷从小下放农场、无人管教，养成了野性叛逆的性格，当他认清自己对青儿的爱意后，便开始了大胆而顽强的追求。然而，因父亲曾被打成右派且经历过不堪往事的青儿，情感备受压抑，对雷雷心怀好感却背负着沉重的思想包袱，在保守的家庭与社会环境下，她只能顽强抵抗着雷雷猛烈的爱情攻势。在之后长达十几年的岁月里，青儿与雷雷聚少离多，始终挣扎于爱情与责任、理智与情感的痛苦抉择中，一次次经受沉重的情感考验，一次次被迫擦肩而过。但这一对认定要相爱永远的人，始终伴着《甜蜜蜜》美妙的歌声，一路坎坷，一路甜蜜。