故事開始于上世紀70年代末北方某農場，生性頑劣的干部子弟雷雷(鄧超飾)邂逅被污破鞋的美麗女知青葉青兒(孫儷飾)，兩人不打不成交，開始一段兩小無猜的純潔友誼，由此暗生情愫，對鄧麗君《甜蜜蜜》的共同喜愛使兩人青澀的愛情開始萌動。

青兒返城上了醫學院，雷雷卻高考落榜成了待業青年，兩人地位有了顯著差距，關系也起了微妙變化；雷雷雖然出身高干家庭，但從小下放農場無人管教，生性頑劣野性叛逆，當他意識到自己愛上青兒時，便開始大膽頑強的追求。因父親曾被打成大右派，自己又經歷不堪往事的青兒則保守很多，青兒是一個情感備受壓抑，有心理陰影的女孩兒，她對雷雷心懷好感，但沉重的思想負擔以及保守的家庭和社會環境，使她不敢接受雷雷大膽直接的愛情，因此她一直頑強抵抗著雷雷的愛情攻勢。

青兒雖然拒絕雷雷的愛情但心里始終牽掛著他，兩人之間微妙的關系最終被青兒父母發現，引起家庭地震。青兒父母認定雷雷是紈绔子弟流氓痞子，堅決反對青兒與雷雷來往，并當眾羞辱雷雷，雷雷一怒之下挾持青兒，在雙方家庭以及青兒所在大學引起軒然大波。雷雷與青兒在這個過程中產生真正的愛情，但彼此未及表白便因為家庭和社會的巨大壓力，被迫分手，發誓永不相見。

分開后，他們彼此心靈相通，相互思念，鄧麗君的《甜蜜蜜》成了兩人相思的寄托……

此時青兒的老朋友韓陽進入她的生活，韓陽是醫學院高材生，德才兼備，是那個時代最為社會承認的杰出人材，韓陽對青兒一直心存愛意，關鍵時刻幫過青兒很多，青兒對其有報恩之心，青兒父母對韓陽更是欣賞不已，認定韓陽才是女兒托付終身最佳人選，因此極力撮和青兒與韓陽交往，然而青兒心里始終放不下雷雷。此時雷雷心中也惦記著青兒，他沖破重重阻力再次出現在青兒面前，二人內心情感披露無遺。但好景不長，青兒父母得知兩人相愛后，動用各種手段橫加阻攔，迫使兩人再次分開。

之后長達十幾年的生活中，青兒與雷雷聚少離多，兩人一直掙扎于愛情與責任，理智與情感的痛苦抉擇中，一次次經受沉重的情感考驗，一次次被迫擦肩而過……

浪漫美好的初戀漸變為艱難痛楚的苦戀，甜蜜蜜歌聲伴隨著他們一路艱辛……