《云水谣》讲述了一段跨越海峡两岸、历经半个世纪的凄美爱情故事。年轻的家庭教师陈秋水（陈坤饰）因教学方式活泼风趣，很快与雇主家的小姐王碧云（徐若瑄饰）相恋。两人在夕阳下的钢琴旁合唱英文歌，在雨巷中共享一把油纸伞，这段纯净美好的时光却因时局动荡戛然而止。作为左翼青年的陈秋水为躲避追捕被迫逃往大陆，临行前与王碧云在火车站紧紧相拥，将刻着彼此名字的钢笔一分为二作为信物，约定此生非卿不娶、非君不嫁。 　　逃到大陆的陈秋水改名徐秋云投身革命，始终无法与台湾取得联系。在朝鲜战场上，战地护士王金娣（李冰冰饰）被这个沉默寡言的军医吸引，她像一束炽热的阳光闯入他的生活。战争结束后，王金娣放弃上海优渥生活，追随调往西藏的陈秋水，在海拔五千米的雪山诊所里，这个倔强的姑娘最终以"替身"的方式打动了他——她将自己的名字改为王碧云，捧着那半截钢笔说："现在，让我代替她来爱你。"面对多年寻人未果的现实与眼前滚烫的真心，陈秋水在暴风雪夜与王金娣结为夫妻。 　　而在海峡对岸，真正的王碧云用一生坚守着誓言。她将陈秋水的母亲当作自己的婆婆侍奉至终老，把每一封无法寄出的信都锁进雕花木匣。当暮年的王碧云终于通过画家侄女晓芮找到陈秋水的线索时，等来的却是他在西藏雪崩中为救藏民遇难的消息。影片最后，白发苍苍的王碧云在油画般的雪山下，看见时空交错中永远年轻的恋人向她伸出手，那支断裂的钢笔终于在幻梦中拼凑完整。