退役军官程志荣在与战友告别后，乘坐飞机回家。途中，他的妻子文清秀、父亲程大为及儿子程小敏在前往机场的路上遭遇醉驾卡车司机的撞击，不幸罹难。国荣在得知这一噩耗后，精神崩溃，离家出走。三年后，画报摄影师张华在南方某市偶然捕捉到程国荣流浪的影像，以"犀利哥"为名发布网络，全球网民对此热烈讨论。此时，程国荣家人也找回了流浪的他。
媒体的炒作和程国荣感人爱情故事的传播，吸引了众多追求者，其中高级网络监管陈媚媚被打动，不顾家人反对，毅然决定帮助程志荣。在陈媚媚的悉心照料下，程志荣的身体逐渐恢复。著名导演李大剑看中了他的形象，选他出演大投资电影《爱情故事》，并携手红遍亚洲的漫彤合作。程志荣的忧郁气质和坎坷经历使他成为全球焦点，甚至登上《时代》周刊。
尽管身体渐好，程志荣却因忧郁症不愿涉足电影，陈媚媚为了他的康复，承诺拍摄结束后离开。在拍摄期间，女一号漫彤对程志荣一见钟情，但程志荣并未回应。漫彤为了得到他，甚至在媒体上公开示爱，却并未打动程志荣。电影结束后，陈媚媚履行承诺离开，而程志荣在颁奖典礼上表达了对陈媚媚的感激和对爱情的理解。
在海边，程志荣找到了成为幼儿教师的陈媚媚，这是他罕见的微笑，象征着他对过去的理解和对未来的期待。他们的故事，成为了一段传奇。
犀利哥的前妻（舒淇）出车祸身亡，伤心之余，神智不清地出走并在城市流浪，遇热心女（林志玲）相助双方产生感情，成网络红人后被星探看中去拍电影，并获金马影帝，然而犀利哥又与剧中女一号（韩国女星饰）相恋，几经纠结犀利哥终于回到林志玲身边。影片大悲大喜，重现人间冷暖。
