抗日戰爭時期，一隊八路軍來到了沂蒙山區的堡壘村馬牧池，隨他們一同前來的還有國際友人捐贈的奶牛。長年生活在大山中的村民從沒見過這種黑白相間、奶量充沛的牛，他們備感驚奇。不久，日軍船尻部隊逼近，八路軍緊急撤退，臨行前將奶牛托付給村民豢養。貧窮膽小的村民擔心奶牛會帶來災難，他們通過抓紅豆的方式選出養牛人，小寡婦九兒（閆妮 飾）幫破落戶牛二（黃渤 飾）抓鬮，最終使牛二成了這不利的“幸運兒”。殘酷血腥的掃蕩過后，村民們全被殺害，只要牛二和奶牛成為幸存者。尚未得到喘氣之時，另一隊日軍部隊路過此地，并將傷員留在這里。從這天起，肩負著珍愛奶牛重任的牛二想盡法子和日軍、匪賊、江湖郎中等各色人等展開周旋，而那頭倔脾氣的搭檔也讓他頭疼不已……