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木讷的许三多（王宝强 饰）没进军营，就因看见坦克时“举手投降”招来以“不抛弃、不放弃”精神闻名全团的“钢七连”连长高城（张国强 饰）的反感，入营后，班长史今（张译 饰）成为他的依靠，副班长也是老乡的伍六一（邢家栋 饰）却因他的笨拙将其视为肉中刺。新兵训练结束后，许三多被分到偏远艰苦的后勤管道维护班五班，一同来部队的老乡成才（陈思成 饰）则去了钢七连。 被现实打垮的五班班长老马（范雷 饰）随随便便的一句话被许三多当作命令接收，凭借憨厚的执拗劲，他用六个月时间完成了一件所有人都认为不可能完成的任务，令五班整体感动，精神面貌焕然一新，自己也因此来到钢七连，重见班长史今。喜悦过后，一个个看似不可能跨过去的槛在他脚下一字排开。而在这一过程中，他从史今、伍六一、高城、老A袁朗（段奕宏 饰）及吴哲（李晨 饰）等人身上学到了很多很多，从一个“孬兵”变成了一个“好兵”。
四人小分队在演习中奉命执行代号为“沉默”的作战任务，许三多掩护队友们撤退时不慎从桥上掉了下去。许百顺一心想让儿子当兵，但老大许一乐和老二许二和在征兵时皆被淘汰，百顺将希望寄托在老三许三多身上。班长史今奉命来下榕树做家访，机灵的成才和木讷的三多形成鲜明的对比。百顺逼着三多向史今展示自己的“才艺”，史今委婉地表示以三多的性格不适合当兵。
满腔怒火的百顺痛揍三多时被史今拦住，酒劲上来的史今一时激动说出了令自己后悔好几年的话。三多和成才踏上了前往军营的火车，三多下火车时被突然杵过来的坦克炮管吓到，他做出的举手投降动作惹得连长高城大怒。高城担任新兵连连长，史今和班副伍六一分别成为排长和班长。成才在新兵连中表现出众，而害怕出错的三多却不停地犯错，好强的高城和伍六一很不待见三多。
连部分兵时史今想将三多分到钢七连，他认为三多是全连训练最刻苦认真的兵，但被眼里揉不进沙子的高城拒绝。高城担心许三多会拖史今的后腿，伍六一也表示三多会拖死史今。新兵连训练完毕，满怀希望的三多被分到在荒原上看守输油管道的红三连二排五班。看守管道的任务异常枯燥，五班士兵们都被消磨的没有了当初的雄心壮志，每个人都培养出另类的爱好来打发时间。
三多整理了全班内务，这让其他兵油子们都很不习惯。三多每天都按照新兵连作息时间训练，然后拿着没子弹的枪在荒原上练习准头。一心维护全班安定团结的老马和三多谈话时被他的“有意义论”绕的郁闷不已，他让三多在四处房之间铺条路，把这个当成命令的三多立马答应。众人刚开始都以看笑话的态度围观三多铺路，但当路初具雏形的时候大家开始觉得不自在，他们开始捣乱。
三多请假去镇上买花籽，他来到团部探望被分到钢七连的成才。今非昔比的成才领着三多参观战车，木讷的三多惊叹不已。五班其他人都以为三多从团部回来后不可能再一门心思的修路，结果三多的行为使他们错愕不已。老马开始带领众人出操，他想借此消耗三多修路的精力，但其心愿再次落空。老马在凌晨五点半带领众人爬上山峰观看师属防空营实弹打靶，他将五班战士训斥一番。
众人都明白老马是想激励大家上进，他们回去后开始收拾生疏已久的内务。老马下定决心打算退伍，众人齐力劝阻。经过五班战士的努力，四条路终于修好了，他们在路中间用石块拼了个五角星。五班的路引来团部关注，大家将功劳全部归到老马身上，指导员也劝老马接受这个功劳。老马内心不是滋味，其他人都明白班长的心理障碍就是三多，三多在无形中又被孤立起来。
指导员带着团报张干事来五班采访，老马坦白路是三多所修。张干事为正在站岗的三多画了张素描，并将其登在军报上。张干事将三多修路一事告知团长，深受触动的团长认为把这样的兵放在荒原上实在可惜。指导员拿着三多的调令来到五班，谁料犯起糊涂的三多却玩起了失踪，他以为这样做就可以留在五班。老马等人将三多押到团部，团长经过和三多详谈后将他分到钢七连。
高城态度坚决地表示不要举手投降兵，史今提出将三多分到自己班，他向高城保证一定会把三多带好。七连一排三班战士举行独特的欢迎仪式迎接三多，庄严神圣的仪式震撼人心。七连高难度的训练使只背过空枪的三多茫然不已，一事无成的三多彷徨地度过了新兵过渡期，他很快被骄傲的七连战士孤立。不想拖后腿的三多向被子上洒水以此叠出平整的豆腐块，结果遭伍六一训斥。
钢七连在演习中执行伪装潜伏任务，三多揣在怀里给史今留的热鸡蛋却致使全班暴露，高城大发雷霆。三班在月底评比时失去了先进班集体的红旗，高城向史今提起淘汰三多的问题，但史今仍不愿意放弃这个兵。史今和伍六一打算拆掉战车上的履带以做保养，自荐抡锤的三多砸伤了掌钎的史今右手。史今提出让三多再试一次，谁料哭泣的三多却死活不敢继续抡锤，史今失望不已。
史今拖出藏在战车里的三多，恨铁不成钢的他质问三多真打算拖死自己，三多终于拿起铁锤砸了下去。三多将史今的前程当做自己奋斗的动力，他终于振作起来。老马带过的兵集合在一起送别退伍的老班长，众人向老马敬礼表达自己的尊敬。三班开会选举先进个人，班长史今推荐三多。为治疗三多晕车的毛病，史今命伍六一教他学习腹部绕杠，三班人都尽心尽力地教三多。
团部考核车辆技术问题，唯独三多将整本书全背了下来，他的表现惊动了全团。史今非得让高城承认三多，他命三多做50个腹部绕杠，并告诉三多只要做到了连长就会将流动红旗给三班。三多出乎意料的做了333个，他破了七连的记录，全连人欢呼着将他抬进宿舍。三多的军事素质越来越好，他为七连争了很多荣誉。山地演习开始，702团面对的是一支强悍的专门找茬的蓝军部队。
敌军实力强悍，七连发挥不出人车协同作战的优势以致于损失惨重。七连的很多战士都被神秘狙击手“击毙”，伍六一和史今也在“阵亡”之列。满怀信心的成才被击中，愤怒的三多赤手空拳抓住特种部队老A的狙击手袁朗。演习结束，袁朗挖墙角时被三多拒绝。高城在七连会餐时称赞史今是自己带过最好的兵，他表示为何不是史今抓了袁朗这个俘虏，连长为史今的前程忧心不已。
成才在全连会餐时向高城提出要转到红三连，他的背叛使骄傲的七连人愤怒不已，成才离开七连那天只有三多一个人送他。三多奉命去师部做夜间示范演习，此时部队即将进行整改，并将702团作为试点，钢七连面临被改编的现状。史今在退伍的名单当中，三多回连部时正好遇上即将复员回家的史今。三多耍赖抱着班长的行李不让他走，满脸泪水的史今劝解他一番后急步离开。
三多被提为三班的代理班长，班里来了个新兵马小帅。伍六一开始和三多玩命的进行各项比试，自认为挤走史今的三多故意输给他，两个人开始了互相折磨。转为士官的成才请三多喝酒，他被分到草原五班担任班长，原来的班长李梦被调到团部任文化干事。改编命令正式下达，七连举办联欢会为即将退伍的战友们送别，白铁军也在其中。次日清晨，全部退伍战士们离开了七连。
骄傲的高城仍然带着全连进行训练，他依旧试图保持即将被改编的七连的荣誉。三多纠结于是否转士官，成才认为在七连即将被改编的形势下转士官已经没有意义了。成才被送去五班的时候，七连正在为第5000个兵马小帅举行庄严神圣的欢迎仪式。六一一看到三多就想起了退伍的史今，他痛斥三多抢走了自己唯一的朋友。七连迎来最终结局，整个连部只剩下留守的高城和三多。
高城晚上独自躲在屋里痛哭发泄自己的悲痛，三多闯进去时他谎称自己胃疼。高城抱着被子非要和三多住在三班宿舍，他将自己的心事说给这个自己一直瞧不上的孬兵。次日清早三多依照惯例出早操，高城也陪他一起跑步。高城被调到师部任装甲侦察营副营长，他想带三多和伍六一去侦察营，但却被团长拒绝。高城离开了连部，只剩下三多一个人守护着空荡荡的七连。
许百顺来到部队命令三多复员，三多不想离开部队，但一直以来的习惯使他不敢反对父亲的决定。伍六一和甘小宁等人施计帮助三多，众人谎称三多是他们的首长，并向他表示三多是一个很优秀的兵。三多终于鼓起勇气告诉父亲自己不想复员，许百顺只能独自返乡，不久后三多转为一级士官。老A领导铁路来702团为特种大队挖人，王团长不情愿地同意让被选中的兵参与选拔。
袁朗来找三多，并邀请他参加特种兵选拔赛，伍六一和成才也参与了这次选拔。选拔开始，参赛士兵要通过明哨暗岗拿到敌方阵地的地图后前往目的地，袁朗表示他只会带走最先到达的三名士兵，高城带领装甲侦察营奉命对参赛士兵进行拦追堵截。比赛初始就有很多人被淘汰，老七连人联合行动。高城想对伪装潜伏的马小帅放水，但长着七连傲骨的小帅拔掉了身上的激光发射器。
为补充体力夺取胜利，三多等人忍着恶心生吃田鼠。甘小宁再也坚持不下去了，不愿拖后腿的他自投罗网惨被淘汰。入夜时众人产生分歧，六一、成才和三多一起行动，他们晚上无意中来到五班驻地。成才将找到的馒头递给六一和三多，但被严守军纪的战友们拒绝，最终三个人都没有吃。众人历尽艰辛找到敌方阵地，成才担任掩护，三多和六一决定游过冰冷的河水完成地图任务。
三多等人合作完成测绘地图任务，六一离开时不小心崴到了脚。精疲力尽的参赛士兵们奔向终点，一个兵已经到达目的地，成才抛下六一跑向终点。三多死活不愿放弃六一，最后六一只能拔出发射器退出比赛，满脸泪水的三多奔向终点夺到最后一个名额。六一的腿瘸了，高城发动所有关系想将他留在部队。三多和成才即将跟随袁朗离开702团，临行前团长将坦克模型送给了三多。
