公元700年盛唐時期，西域絲綢之路成為中外交流要道。戍邊校尉李（姜文）因拒絕屠殺突厥老弱俘虜觸犯軍令，遭朝廷通緝。日本遣唐使來棲（中井貴一）為求歸國接受緝捕任務，途中又受命護送將軍之女文珠（趙薇）返長安。兩人相遇激戰未分勝負，約定長安決斗。隨后他們與護送佛經的朝廷商隊匯合，遭遇響馬首領子安（王學圻）率眾劫掠。為守護經書與駝隊，李、來棲及眾人展開殊死搏殺。最終兩方在戈壁決戰，文珠為保護駝鈴引爆火藥庫與敵同歸于盡，李將來棲重傷后自刎謝罪。經書得以保全送抵長安，皇帝赦免李氏族人，來棲攜文珠遺物啟程歸國。