抗日战争时期，一队八路军来到了沂蒙山区的堡垒村马牧池，随他们一起前来的还有国际友人捐献的奶牛。常年生活在大山中的乡民从没见过这种黑白相间、奶量足够的牛，他们备感惊讶。不久，日军船尻部队迫临，八路军紧迫撤离，临行前将奶牛托付给乡民喂食。赤贫胆怯的乡民忧虑奶牛会带来灾祸，他们经过抓红豆的方法选出养牛人，小寡妇九儿（闫妮 饰）帮破落户牛二（黄渤 饰）抓阄，最终使牛二成了这倒运的“幸运儿”。
严酷血腥的扫荡往后，乡民们全被杀戮，只要牛二和奶牛成为幸存者。没有得到喘息之时，另一队日军部队路过此地，并将伤员留在这儿。从这天起，肩负着维护奶牛重担的牛二想尽办法和日军、土匪、江湖郎中等各色人等随同衰老，而那头倔脾气的伙伴也让他头疼不已。
