在一个离中缅边境不远叫作禅达的地方，一群来自五湖四海、不同出身不同身份甚至是不同政见的溃兵和百姓，因为种种命运际遇的原因而相会于此：北平人孟烦了（张译饰）、军医郝兽医（罗京民饰）、湖南兵不辣（王大治饰）、上海军官阿译（王往饰）、东北佬迷龙（张国强饰）、豆饼、要麻、蛇屁股、康丫、川妹子陈小醉战争的苦难和身体的伤病让他们过着绝望的日子，他们互相厌憎又相依为命，不饿死不病死成为他们每天生存的最高目标。为了在严酷的战争环境下生存下来，别无选择的他们不得不摒弃前仇、恩怨、偏见、狭隘而团结一致组成一支小队伍，在现实的困境中他们认识到了民族存亡的大义，于是义无返顾共同投入到打击日本侵略者、保卫家园、捍卫尊严、为抗战胜利不惜付出生命代价的正义斗争中，用血肉之躯书写一曲曲铁血卫国的悲壮战歌。
一场战役过后小队伍死伤惨重，硝烟弥漫中突然闯进一人，这个用诡计杀死了在仓库外封杀的五个日本兵的诡异男人自称是川军团团长龙文章（段奕宏饰），回到禅达，龙文章被宪兵逮捕，原来他不是什么团长，只是一个在团副死后摘了团副军衔给自己挂上的中尉。其他人被关在收容站，就在众人揣测身世极端坎坷的龙文章已经被枪毙之际，传来新师长虞啸卿（邢佳栋饰）正式任命龙文章为团长的消息，在和日军凭怒江对峙的时刻，绝地求生的他们邂逅了一个有红色倾向的学生，龙文章和他相见恨晚，在理想与灵魂的辩论中面红耳赤，最后龙文章意味深长地说：我们太老，他们太年轻。不久，龙文章拉出一支十三人突击队从红色学生说过的一处没被日军监控的湾流通过怒江去铜钹救回孟烦了的双亲。日占区的疮痍让众人觉得满心罪过，而龙文章把他所谓的搭救变成了一场渡江侦察，期间邂逅了一支共产党游击队，曾经和龙文章辩论的红色学生已经是共产党员，突击队成功撤回东岸，共产党游击队为了不让日军发现那条过江通道而全军覆没。
虞啸卿正在准备一场大规模的渡江攻势，打算拿下已成心腹之患的南天门，一年多来日军已经把整座山改造成了庞大的堡垒，而以炮灰团从江那边得来的经验，这样的攻势一定是必败。龙文章力止，虞啸卿给他半个月时间去寻找放弃攻击的证据。龙文章和孟烦了被迫出没西岸，在日军眼皮底下绘制南天门工事图。在龙文章收集不可攻击的证据时，同样找到了攻下南天门的方法，但他无法说出“那个极其惨烈的方法”，因为他爱惜这个被戏称为炮灰团的每个人的性命，他心里清楚，那个极其惨烈的方法将意味着什么。这是一场战争，一场从此将炮灰团深深烙在历史长轴上的惊天地、泣鬼神的死亡之战。
