19世纪末20世纪初，清王朝三百年江山气数将近，内忧外患，时局动荡，正是乱世之际，英雄辈出，中华民族面临着重大的历史变革。以孙中山（赵文瑄 饰）为首的仁人志士意识到只有民主共和才能救中国，他们组成一个个革命政党，旨在推翻满清政府，建立人民当家作主的民主国家。
　　在这一过程中，无数革命者流血牺牲，但是更多的革命家站出来与落后的封建体制作斗争，终于在武昌打响了辛亥革命的第一枪。在此期间，黄兴（成龙 饰）、黎元洪（姜武 饰）、隆裕太后（陈冲 饰）、袁世凯（孙淳 饰）、汪精卫（余少群 饰）、宋教仁（邢桂栋 饰）、秋瑾（宁静 饰）等各方人物你方唱罢我登场，谱写了中国近代史上最为辉煌的篇章……

　　1937年，日军入侵南京，战火中，六朝古都化为废墟，众多中国军民被困城中。一支十数人的国军德械教导队余部在长官李教官（佟大为 饰）指挥下，从日军手中救出了一批教会学校女学生，而李教官等人，至此丧失了出城的机会。幸免于难的书娟（张歆怡 饰）等学生返回文彻斯特教堂，随她们一 起来到的，还有受雇远道至此收敛神父遗体的美国人约翰·米勒（克里斯蒂安·贝尔 Christian Bale 饰）。此时的南京城中，逃难的人们蜂拥进安全区和教堂寻找庇护，十四名风尘女子强行进入教堂避难，其中精通英语的玉墨（倪妮 饰）希望借助约翰的身份为一行人提供更多保护。教堂的墙壁，并不能阻挡日军的铁蹄，教堂内的人们，将面临孰生孰死的选择……

　　来自台湾的青年海生（李乾铭 饰）深受二战时期日本军国主义思想的影响，满腔热忱的加入了日本特别纵队奔赴大陆参战。但是，当他亲眼目睹了日军残杀中国平民的暴行后，他却一心只想逃回家乡。在回乡的路上，海生遇到宁毓（颜丹晨 饰）等四个女孩 。迫于无奈，海生答应送她们去已被占领的南京城。一路上，海生不仅要保护着宁毓四人，还要躲避特别纵队队长山本一郎的追杀，最后，四个女孩中只有有着日本血统的樱子活了下来。当樱子也看清了日本军人的真实面目后，海生决定奋力掩护樱子突出日军的重围……

　　1949年11月，白崇禧率国民党军残部逃至广西柳州，为了掩护他逃向台湾的阴谋，他佯装驻扎柳州与解放军对峙，柳州地下党为了保卫柳州，与白崇禧的部队进行了艰苦的斗争，终于保住了柳州市的安全，并迫使敌人放弃了破坏的阴谋，最终，白崇禧在人民解放军的大举进攻下不得不逃至台湾。

　　1942年，一架执行完轰炸日本东京任务的美军B—25轰炸机因燃油不足，迫降在被日军占领的冀东山海关石砣镇附近。三名美军飞行员大卫、理查和梅森跳伞逃生，降落在三个不同的地方。于是，围绕营救三名美军飞行员，冀东人民、八路军、国民党情报人员一起与日本特务队、汉奸展开了殊死较量。片中，日军特务队设下陷阱，汉奸维持会会长步步紧逼，百姓无法分辨敌友，美军飞行员伤情严重，八路军侦察员深入虎穴与敌人巧妙周旋。最终，八路军侦察连连长杨彪和国民党冀东情报人员余馨兰等人在八路军冀东独立团的配合下，巧取日军机场，三名美军飞行员驾驶日军运输机飞越山海关，飞往重庆。

　　故事发生的背景是抗日战争时期的山东省某偏远山村，邱云鹤饰演的主人公栓子家中世代以打猎为生，战火蔓延到这个偏远的小山村，为了国仇家恨，他和他的小叔铜锁(邹笨笨饰)投入了这场保家卫国的战争。

　　时间是1918年，中华大地饱经磨难，战火连连，内有军阀割据，外有强梁入侵，中国的命运前途未卜。湖南长沙，以毛泽东（保剑锋 饰）、蔡和森（陶帅 饰）、萧子升（钱枫 饰）等一众忧国忧民的热血青年组织起新民学会，共同探讨祖国的未来。为了筹措赴法勤工俭学的款项，毛和朋友们辗转北上，来至北京大学投奔恩师杨昌济。经恩师介绍，毛在北大图书馆人管理员，在此期间他结识了辜鸿铭、陈独秀（李子雄 饰）、李大钊（石梁 饰）等文化巨擎，更接触到了改变了他乃至全中国命运的马克思主义。
　　与此同时，毛泽东也与杨昌济的女儿杨开慧（周冬雨 饰）谱写了一段乱世恋情……

　　在电影中，巫迪文饰演的男主角，为了拯救濒死爱人，周旋于日军与警察中间，但却几乎没有机会和深陷于停尸房中、生死未卜的女主角徐麒雯正面对戏。二人仅有的几场对手戏也都是匆匆忙忙、旋即分别，只是在电影的最后，男女主角才得到了互诉衷肠的机会，那么巫迪文能不能把握住这最后的机会，拯救女主角于水火之中呢？

　　《仙人坝的红衣兜》是关于两位国军化装成日军脱离军营帮助难民逃离屠城，在一个美丽的山村定居并遭遇爱情和文化冲突，最后不惜生命帮助中国军队捣毁日军化学武器的故事。