青山绿水之间，人们日出而作，日落而息。许三多(王宝强饰演)喜欢读书，父亲却要把他送进部队，认为只有这样，这个从小怯懦被他叫做龟儿子的许三多才会有些出息。
懵懵懂懂就踏入了军营，许三多把班长史今(张译饰演)视作依靠，副班长伍六一(邢家栋饰演)却仇恨般地看着他——担心许三多拖垮班长，还让班集体蒙羞。新兵训练结束了，三多被分到了偏远艰苦的后勤管道维护班，一同来部队的老乡成才(陈思成饰演)则去了鼎鼎大名的钢七连。
维护班的生活寂寞无聊，老兵们靠打牌、找乐趣来打发时光。单纯的三多依然每天出操、训练，老兵们觉得他不合群，许三多却不明所以。
班长老马(范雷饰演)随口说起当年曾想在这里修一条路，许三多把班长的话当成了命令，靠一个人的力量修成了这条路。老兵们受到了感染，五班发生了巨大的变化。团长听说了此事，把许三多调到了钢七连，许三多无奈地离开了他十分眷恋的五班。
到了钢七连后，许三多成了越来越没信心的人——周围的人都比他强。越怕犯错误却错误不断，作为装甲侦察兵，他还竟然晕车……
许三多拖累了全班的成绩，班长史今又一点一滴地启发教导许三多。连长高成(张国强饰演)提醒史今不要为了一个木木讷讷的许三多而影响了自己的前程。为了克服晕车，许三多一次次地在单杠上旋转，又一次次摔下来。直到在一次全团考核中，在班长的鼓励下，许三多让全连上下大吃了一惊……
渐渐地，许三多成为了训练和比赛的尖子。而班长史今由于年龄的原因，也因为三多被提拔为班长，被列入了复员退伍的名单。为了将班长留下而拼命训练出成绩的许三多懵了……
在离别的痛苦和艰苦的训练中，许三多成长了起来。师对抗演习中，他俘获了全军闻名的侦察大队的大队长袁朗(段奕宏饰演)。然而他所在的钢七连却在这次演习中难逃失败的命运——由于军事变革的需要，我军传统的机械化部队向新型信息化现代作战部队快速跃进，有着光荣历史的钢七连奉命撤编。
一个个战友都走了，连长也调到另外的部队，一直依附于班长和战友的许三多成了钢七连的最后一个兵，留守看护着以往充溢着青春热血的营房。三多承受着孤独和失落，时间长了甚至开始自言自语。靠坚持和每天一成不变的行动，许三多默默坚守着……
父亲许百顺来到军营想让三多复员回家，伍六一带领一班战友做出许三多在部队了不得的样子。许三多拒绝了父亲又深感愧对父亲。但他的确不知道自己一旦离开部队，会是什么样子。
全军成立一支多栖作战单位，代号“A大队”。袁朗受命组建，他首先想到的人选是曾将他俘虏的许三多。
许三多、伍六一、成才参加了残酷的远距离作战比赛。伍六一付出了一条腿的代价，许三多和成才最终获得了入选资格。
许三多进入了一个他从未预料到的世界——“A大队”，与他以往的所有部队不同，这里没有理解、没有关爱，只有冷血、只有训练，袁朗为了锤炼他们，让所有的队员毫无准备地彻底放弃了自己，然后再重新打造符合现代化作战要求的军人群体。
新的作战形态需要单纯的许三多头脑不能太单纯、需要喜欢依赖别人的许三多独立判断和决定自己的行动，在一次又一次挑战生理和心理极限的训练中，许三多靠本我的力量，坚持了下来。而天资聪明的成才被淘汰了。
在与境外雇佣军组成的毒贩武装的实战行动中，许三多杀死了敌人，毒贩临终的眼神和第一次杀人对三多的冲击，让许三多精神难以恢复过来，善良的许三多甚至开始怀疑自己是否还能干下去。
袁朗作为一个多次经历生死的老兵，他做出了别人一时难以理解的决定——让许三多暂时离开军营，去他想去的任何地方。
许三多离开了他朝夕相伴的部队，他的身后，是所有战友们担忧的眼睛。
许三多回到了老部队，遇到了当年伴他成长的战友们，作为军事机密，他不能说出他的境遇，但军人的理解让战友们看出了许三多的痛苦和挣扎。许三多寻找着一个答案、一种解脱。
许三多的家庭此时也发生了重大变故。父亲办了个石灰厂，储存的炸药炸塌了房屋，进了监狱。不负责任的大哥跑了，二哥则守着家里的残垣断壁靠泼皮对付讨债的人。许三多回到家乡，从监狱里接出了父亲，又靠袁朗他们的集资让亲人们有了新的前景。
许三多回来了，袁朗他们终于放下了心。
在一场突发战斗中，A大队奉命出击，迅捷无比的行动表达了一往无前的坚定信念……