海的誓言从一个夕阳如血的黄昏写起。年幼的欧阳正（陈晓东饰）流落到北方一座临海小镇，他的父母都是警察，却早已离世。此后，欧阳正与性格激烈、嗜酒如命的单身叔叔相依为命。在那里，他结识了父母曾被造反派打倒的闻汐（邓超饰），以及寄养在外婆家的叶雨（高圆圆饰），三人自幼一起长大，结下深厚情谊。
文革结束后，闻汐和叶雨跟随父母回到省城。临别之际，叶雨向欧阳正许下纯真的约定，长大后一定会回来找他。多年以后，三人的人生走向各不相同。欧阳正终于考上大学，进入省城后，先后重逢了热爱生活、热爱5Q的闻汐和叶雨。身处艰难生存状态的欧阳正得知闻汐深爱叶雨后，选择拒绝叶雨的感情。
大学毕业后，欧阳正被分配到边远小镇。几年后，他重新回到省城，在生活的重重打击中落魄谋生。经历了残酷的人生变迁，欧阳正与叶雨最终在海边重逢。
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