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故事发生在风起云涌的清朝末年，西方列强虎视眈眈图谋瓜分中国，侵略者耀武扬威践踏着这片古老而神圣的土地。在通商口岸之一的天津卫，位于静海县的霍赵两家正因迷踪拳的正宗之位而展开争夺。霍家的四儿子元甲（郑伊健 饰）自幼体弱多病，不被父亲所看好，但出于对武术的痴迷使他偷偷学得了一身的好本领。人在江湖，身不由己，新仇旧怨迫使霍元甲置身于是非的漩涡之中。陈真（陈小春 饰）、刘振声（侯煜 饰）先后拜入霍元甲门下，门派之争告一段落。 与此同时，外国武术家先后来到中国开设擂台，为了扬我国威，霍元甲和徒弟们一次次勇敢地迎接列强的挑战…
天津静海，同属秘宗拳派的霍赵两家因为“秘宗正宗”之位，素来不和。两家各据小镇一端，开馆收徒，明争暗斗。霍家四子霍元甲身患喘病，其父霍恩弟称其为“小病夫”，拒授其武功。童养媳王云照终日捧着药罐葫芦跟在霍元甲身后照顾，被元甲称为“葫芦姐姐”。霍元甲与世仇赵家的三小姐赵倩男两小无猜，十分要好，整日在一起玩耍。赵倩男因母亲早故，未及裹脚，留下一双大脚，得以和父兄学习武艺。
霍父向元甲说明不授其武功的原因，一是因为他的病，二是希望他远离武林恩怨，为霍家留一条后路，并点明王云是其原配赵家是其对头，要元甲明白自己选的路。刘家镖局小当家、刘尧师傅之侄刘振声，自小与元甲玩到大，十分要好。刚从京城压镖回来就来霍家看元甲，并为他带回了“维新变法”的书和时局图。王云和赵倩男同去庙里上香，一起去求符，王云拿了唯一一块送给夫君的情长符，本欲在此的倩男只好求了个送兄弟姐妹的和气符。
霍家子弟一面敲锣打鼓回家，一面赞扬元甲武功。霍父对霍元甲偷学武功、不透露学武师傅十分恼火，拿出刀与霍元甲对打，并罚其在后院跪到天亮。霍母责怪霍父惩罚太狠，霍父却说出了元甲的武功弱点。王云担心元甲，在霍母的默许下，去给元甲送饭。却看见倩男也来给元甲送吃的，正追问元甲会武之事。王云一声咳嗽，倩男逃开，元甲赶紧将自己之前写在地上的“倩”字擦掉。王云让元甲有时间给自己买一双合适的鞋。
倩男得知表哥将到，让侍女小梅托振声带信，意欲和元甲私奔。元甲依信而至，在河边同倩男会和，却是劝她回去，表示自己因为对云姐、家人的责任和同大师伯比武的约定不能离开。倩男哭闹，元甲正在哄劝，两家人赶到，各指对方拐骗自家弟，对骂起来，元甲倩男二人相对无语。霍父大怒，霍母了解元甲做法，则十分欣慰。龙海生此番来静海，意在巧夺霍赵两家产业，以静海作为自己基业肇始之地。
龙海生在街上对倩男夸夸其谈，倩男不屑。忽然街上马惊，龙海生从马蹄下救出危险小孩，赵倩男欣赏，对其态度有所软化。元甲即将与程天笑比武，霍家上下、好友振声都很担心。霍父去看元甲伤势，对其遭受重踢却只伤筋骨很是奇怪，元甲解释自己用了少林功夫。二人说起元甲师傅及比武之事，霍恩弟有感儿子长大。云姐帮元甲烧水洗澡，很是担心比武，并要元甲比武回来再给她带一双绣花鞋。
程天笑与元甲开打，二人各有领先。霍恩弟、霍家兄弟及陈真先后赶到，程天笑与元甲已开战多时。程天笑招招出狠，甚至只攻不守，即将绝杀，一步步逼霍元甲使出秘宗拳最后三式。程天笑战败，被落下的杂物扎中脖颈，命在旦夕。程天笑此番其实是抱定必死甚至求死之心而来，愿望就是想看清当年师傅向自己保留的秘宗拳最后三式。如今心愿得以实现，程天笑满足，告诉徒弟陈真不要报仇，带笑而去。霍元甲目睹大师伯因自己而死，万分懊悔。
陈真扛棺材到龙海生医馆找霍元甲报仇，被龙海生手下拦在门外，打翻在地。霍父与元甲说起陈真，不希望陈真赴大师兄后尘，元甲表示陈真的事情自己早晚要面对，合适机会自己会做赵襄子。振声受元甲之托代为陈真送药，劝慰陈真放弃报仇。陈真拒不吃药，一心报仇，毫不听劝，知道振声与元甲关系，赶其出门。元甲出现，拜祭程师伯，陈真激动，被振声拦下。赵家兄弟一心帮龙海生布置药店掩盖下的烟馆，期盼着同表哥一起发鸦片材。
赵家兄弟送战书上门，霍家兄弟不服，霍恩弟欣然迎战。霍恩弟不希望元甲卷入此事，安排元甲去跟刘尧走镖，元甲心中不愿。霍母提点元甲，由他代替刘尧出镖，可让刘尧师傅留下调停比武之事，元甲明白，欣然愿往。刘尧受托，尽力调停。以岁寒三友丹青，终于说服赵声显，赵愿意与霍恩弟坐下面谈。霍恩弟闻讯十分感激，表示会尽力忍让，促成霍赵两家多年恩怨和解。赵家兄弟心有不甘，在龙海生“缩图乌龟”的刺激下，更是激动。
人们再次聚集在了大校擂台前，只是这次对阵的换成了两家掌门赵声显。一次摔倒台边，龙海生上前给其手里又塞了颗大补丸。赵声显将药丸吞下，不顾倩男及众人劝阻，再次上台。不想，几招不到，毒性上涌，口吐鲜血，幸得霍恩弟及时收手，未伤性命。霍家上下高兴，唯霍恩弟百思不解、闷闷不乐。霍母建议在刘尧师父陪同下，去给赵声显送些药材，以示探望，并求和解。赵家兄弟也对父亲此次败北不解，只有赵声显自己心知肚明。
元甲在房为圆房的事情烦恼。母亲进来与儿子聊天，以陈世美和薛仁贵的例子，教导儿子要担当责任，为霍家着想。霍元甲暗自拿下注意，决定同云姐圆房，第二日将此决定告等盼消息的赵倩男，倩男绝望，口口声声恨元甲，转头跑开。龙海生在倩男面前骂霍元甲，倩男虽然心烦，却依旧为元甲辩白。霍家上下开始为大礼准备。王云的神情却不再同早日高兴。大礼终于举行，众人簇拥着元甲进洞房看新娘子的时候，却发现刚刚行过礼的新娘不见了。
刘尧向知县禀明鸦片一事，决定将藏起来的鸦片处理掉。他将镖局房契交给侄子振声之后，借口出门办事独自上路。振声夜半越想越不对，又发现大伯房中无人，情急中找元甲商议，二人明白刘师傅想自己处理鸦片，赶紧出门寻找。刘尧到达藏鸦片之地等知县来人，不想却等来了龙海生等人，一番过招，惨死在龙海生剑下。振声、元甲在刘师傅座骑的引领下找到刘师傅，却已是一具冰凉的尸体。
陈真在街上以挨打赚些饭前，龙海生看到命人将其带回医馆。他给了陈真一把洋枪，劝诱陈真除掉两人共同的敌人霍元甲。陈真表明习武之人不需此物，杀霍元甲也是自己个人的事情，但眼神却对着洋枪发愣。刘振声欲找龙海生报仇，独探济世医馆，却发现里面竟实为烟馆。振声怒砸馆，与烟馆之人打斗起来，陈真听到动静，探看到情形，蒙面将振声救了出来。陈真站在霍家门口，将出门的霍元甲一枪打倒，霍家人闻讯出来，看见元甲流血到底。
赵声显对龙海生已彻底看透，龙海生欲霸倩男，逼赵家于绝路，贩卖鸦片危害苍生。大雨滂沱，赵声显独自提枪到烟馆找龙海生了断。但久食鸦片的赵声显早已中毒至深，体弱无力，死在龙海生手上，被丢回赵家门口，英雄一世。赵声显临终留言将赵家产业交给倩男，已取消龙赵婚约，小心龙海生。倩男雨中抱父痛哭。眼见父亲尸体，赵家兄弟却无甚反应。倩男告知二人父亲乃龙海生所杀，让二人同自己报仇，二人却反将倩男拦下为龙海生辩解。
陈真、刘振声从小贩口中得知，一大批货从赵家船厂出货，赶紧跑回家向元甲报告。元甲虽然疑惑，但还是带着二人去赵家船厂查证。船厂堆积着一堆箱子，打开却是佛首，中空部分暗藏着药材。正当此时，龙海生带众人出现。捕头也随后赶到，以偷盗之名欲捕元甲师徒。元甲拦下欲反抗的陈真、振声，正欲跟捕头走，赵家次子赵振北叫嚣着为父报仇冲了上来。霍元甲自保下与振北过招，振北倒地，被龙海生扶起，正欲再冲，却忽然倒地抽出而死。
霍恩弟为救儿子霍元甲，在长子元武的陪同下，到直隶省衙门告状，却完全不了解外面世界的状况，很多规矩还需儿子元武提点，完全没有料到“天下乌鸦一般黑”，直隶省衙门比静海知县，有过之而无不及，只好同元武达到回静海家中。霍母得知丈夫直隶之行不顺，平静得安排家中典当药铺、遣散家仆，凑齐衙门索要银两。倩男去狱中探视霍元甲，哭问哥哥振北死因，元甲一面只能承认，另一面却始终对振北之死想不明白。
霍元甲与振声、陈真师徒再次回到山上。决意去天津，静海事情暂平，陈真心中报仇的念头再次翻滚。元甲与陈真聊天，教其同故人说话，陈真向程天笑大声吼出心中的困惑。元甲命陈真下山买船票，振声担心，元甲丝毫不怀疑。陈真百般斗争，还是去官府报官，一路刻记号，把官兵引了上山，而元甲一如既往得对陈真好，他胳膊上的伤口也一再戳痛陈真。官兵黑夜行动，陈真矛盾下喊起师傅，众人出逃，振声中箭。
看着船头元甲的陈真，心生一计，假装失衡将元甲撞入水中。自幼溺水的元甲根本不习水性，振声跳下水，元甲却已无踪迹，众人将振声、陈真拉上船，水面一片安宁。元甲却忽然从船的另一边上船，振声惊喜，陈真震惊。裹着被子的振声和元甲商定，到天津后先投靠振声的朋友路大安。三人到达天津，惊叹城市的繁华，也已是饥肠辘辘。元甲、振声身上银两均落水，陈真用自己仅剩的铜板去买包子，却发现各处奇怪的斧头，摊主劝其初到天津。
陈真在擂台上面对凶狠的泰拳拳手，并不占上风，他却自信有办法，最终获胜，却伤势不轻。元甲不许病床上的陈真继续比赛，问其是否仍想着报仇，陈真反问元甲是否不相信自己，心中却默念为程天笑报仇。元甲要陈真答应及时认输，同意其比赛。开赛前，路大安把陈真叫到一边，求其输赛，因为陈真输，斧头帮可以赢很多钱，自己欠斧头帮的许多银两就可一笔勾销。陈真开始不应，后禁不住大安百磨，想起其平日典当招待自己和师傅，勉强答应。
龙海生携重礼拜访斧头帮帮主，约请其一起扩大鸦片生意，斧头帮帮主重利下应允。日本武士宫本现身津城，拿走四大门派会旗，向他们挑战。前去夺旗的各派弟子，均不是宫本对手。各自为政的天津武术总会对推举谁迎战宫本议论不休。俄国人袭击以天主教老师隐藏身份的日本特工王秀芝，秀芝带着身藏情报的小孩奔逃，幸得陈真出手相救。陈真捡拾到绣有姑娘名字的手绢，回家将三个字分开写求教师傅元甲、振声和大安，得知王秀芝姓名。
宫本到路大安家，送上好酒一坛，亲向元甲下战书。元甲不应。陈真气不过宫本讽刺侮辱，追出去与宫本打，几下被打昏。王秀芝出现，将其救回。陈真彻夜未归，元甲等很是着急，天亮，王熙文托人给武馆送来信说明陈真在自家养伤，元甲等急忙赶去。元甲应王熙文一番喝茶论武，二人意念之中，高手过招，很是爽快。天津武术总会听说宫本欲挑战元甲一事，将元甲约到总会，以霍元甲无门无派为由不许他同宫本比武。
