《太平轮》是一部时代史诗,涉及人物众多,影片中光主要角色就有十多个,这些角色以自己的人生沉浮,各自强化着大时代的动荡与变迁。章子怡与佟大为演绎着风尘女子与前线小兵之间艰难的底层情感;黄晓明和宋慧乔这对军官与千金小姐也在时代的风浪里经历情感的摇摆;金城武与长泽雅美这对台湾进步青年与日本女学生,更跨越了中日国籍,上演了一段受到流言蜚语与百般阻挠的爱恋。。刚毕业的医学院学生保本,在父亲的介绍下,来到穷乡僻壤的小石川诊所实习。他的老师是一位被称作红胡子的古怪医师。起初,向往长崎的保本对这个贫民窟厌恶之极,并迁怒于红胡子,觉得自己受骗上当,无用武之地。
红胡子是这里远近闻名的杏林高手,他没有对保本提什么要求,而是默默地行医,不畏权贵,不计酬劳,手下治愈的病人不计其数,其中包括因受虐精神失常的少妇,因酗酒导致半身麻木的醉汉,因被贩卖至青楼身患性病的雏妓等等。在协助红胡子救死扶伤的过程中,保本逐渐发现了医德的重要,并修正了自己的人生态度……。