在中国西南部的一个与外界隔离的小村子里，四周环绕着连绵山脉之中藏着一个小镇，这里的居民个个健康长寿且遵循自己的习俗，清朝皇帝曾赐名为"长寿镇"。一日突发疫情，地方政府派遣一名医生（由任达华饰演）前去治疗病人，在通往镇子的路上，这位医生意外遇到了垂死挣扎中的牛结实（扮演者为黄渤）。进入村落之后，以往亲切友好的村民们突然变得冷漠无情：他们拒绝帮助病重之人，并将疾病传染的责任怪罪给旁人，甚至因那位热心肠的医生越俎代庖而心怀不满；老镇长（马精武饰），还有作为村里医生的老苏有朋及女接生婆梁静，以及多位年迈长老等全都在背后联手阻止这名外来医生救助牛结实的机会——尽管如此，患者最终还是未能挽回生命；与此同时，那名善良又坚定的医生也无法查明导致其死亡的具体原因。对于医生的到来，本地百姓们的排斥表现使他十分失落，就在准备返回家乡之际，偶然间得知了藏匿于此地的一桩令人震惊的秘密——满载疑虑之下，他又悄然回到了这个神秘的地方，直至遇见了一位少年，长寿镇里的谜团也随之逐一揭晓。