魏国与北方蛮族柔然连年交战，老单于心存退意，但是其子冒顿（胡军 饰）生性暴戾，意图吞并中原。为御外敌，魏国征召壮丁入伍，为国效忠。考虑到父亲花弧年迈病重，其女花木兰（赵薇 饰）毅然决定女扮男装、替父从

北魏太武帝年间，柔然可汗率领六万骑兵侵犯北魏，屠杀抢掠百姓。花木兰替父从军参加了北魏破柔然之战。在军中屡战屡胜的木兰，被封为定远将军，与平阳王长孙翰并肩作战。一次失误，花木兰受伤，女子身份暴露，只能离开军营。回到家中，柔然派人追杀，以村民做要挟，木兰挺身而出保护村民。花木兰在被押解途中寻机逃跑，却跌入魔鬼城，在这里遇到了长期被欺压的族人首领阿依娜，共同的敌人和复仇心情让木兰重燃斗志，遂一同返回大营与原军汇合，一同击败柔然大军。