《天下兄弟》讲的是双胞胎兄弟刘栋与田村一出生便被分开，一个在农村土生土长，一个进入高级军官家庭。两人阴差阳错成为对手，甚至喜欢上了同一个女孩。但在紧要关头，他们却不惜牺牲自己的生命来拯救对方。 　　故事发生在六十年代初期，家境贫寒的农村孕妇王桂香在地里干活时突然临贫，被路过的军人田辽沈、杨佩佩夫妻相救，顺利产下一对双胞胎。已一儿一女的王桂香为了将双胞胎中

20世纪30年代，20岁的张乃莹（汤唯 饰）逃婚求学，却惨遭抛弃。投靠未婚夫汪恩甲（袁文康 饰）后的张乃莹依然躲不开被抛弃的命运，好在遇到了在报社工作的进步青年萧军（冯绍峰 饰），两人相知相爱。通

上世纪70年代初，与家人音讯全无隔绝多年的劳改犯陆焉识（陈道明 饰）在一次农场转迁途中逃跑回家。这对怀抱芭蕾舞梦想的女儿丹丹（张慧雯 饰）带来了巨大压力，她阻止母亲冯婉瑜（巩俐 饰）与父亲的相见。

七七事变前夕，华裔青年小亨德勒（彭于晏 饰）从美国远赴重洋，回到阔别十数年之久的北平从医。然而他真正的名字叫李天然，十三岁那年曾亲眼目睹师父一家遭师兄朱潜龙（廖凡 饰）和日本人根本一郎（泽田谦也