汉武帝(胡兵 饰)晚年，发生了个巫蛊之祸，在这场厮杀中，卫太子和皇后卫子夫皆受株连。唯有皇孙刘洵存活，被卫太子的门客孟某所救。而他用的计谋是拿自己的儿子顶替。街上，一群官兵押着一些人奔赴刑场，而此时年幼的孟珏(杜淳 饰)却追着赶着自己的弟弟，就是因为自己的父亲将弟弟代替了刘洵而眼看要被杀了。

在车上的年仅八岁的六皇子刘弗陵(陆毅 饰)，不小心将自己的玩具球丢下了车，孟珏看到后捡了起来，刘弗陵要求他将球还给自己，孟珏知道就是这个男孩的父亲害死了自己的弟弟。汉武帝把皇位传给了六皇子刘弗陵，为了不让外戚干政重蹈卫夫子的覆辙，他赐死了刘弗陵的母妃赵婕妤(白珊 饰)。

沙漠中，梦到自己母妃死去的刘弗陵从噩梦中醒来。这次塞外之行，他们困在了沙漠里，虽然保护刘弗陵的众人都是身怀武功，但是面对大自然的灾害而且又缺少水源的情况下，如果他们在走不出沙漠会永远留在沙漠的。保护刘弗陵的赵破奴将水壶里最后的一点水给了刘弗陵。

这时一阵风暴袭来，原来是沙漠中常见的沙尘暴，几人都被风暴吹得七零八落的，迷迷糊糊中刘弗陵看到一个穿着绿衣的少女向自己走来，而且还唱着母妃经常给自己唱的那首歌。心里想念母亲的刘弗陵以为是自己母妃来救自己了，最后还是看清楚了此女子是个年纪和自己差不多，长相甜美的女孩。

女孩问刘弗陵叫什么名字，他回答自己叫赵陵，而女孩叫云歌。这时突然又刮来了一阵大风，云歌喊了一声是羊角风，赶忙让他们互相牵着手，风刮过，等他们醒来后发现了一处湖泊，他们看到了水迫不及待的冲了上去喝了起来。

这时传来了一个女子的声音，一个带着面具的美丽女子从水中升起，原来是无泪(范文芳 饰)城的城主。当她看见云歌时，以为是自己曾经那个痛恨的诺言回来了，于是她邀请了几人到无泪城作客，也顺便躲避风暴。无泪城里，云歌和刘弗陵见到了前来表演的孟珏。

无泪城城主为了劫走云歌，故意将跟随身边保护他们的赵破奴灌醉，趁机掳走了云歌。原来很早以前，城主和爱永很是恩爱，但是有一天他们在沙漠里救下了一个少女诺言，而最后深爱自己的爱永却喜欢上了诺言，最后不得已要射杀诺言的城主却误杀了爱永，她将爱永制作成了石像，这样就可以永远陪着她了。

无泪城城主也准备将云歌沉入石灰池，虽然她不是诺言，但是跟她长的一模一样，她把对诺言的仇恨转移到了云歌的身上。刘弗陵和赵破奴以及孟珏最后成功的营救了云歌，可是城主却在倒塌的房子里跟已经是石像的爱永，永远的一起了。

几人离开无泪城后，孟珏告诉了他们自己叫求生，同时讽刺了老皇帝的昏庸无能，只知道打仗不顾百姓的生活，已经是皇帝的刘弗陵表示以后绝对会让百姓过上好日子。最后云歌收到了哥哥的来信，准备离开刘弗陵，但是他们三人的故事才刚开始。