乾隆皇帝（张铁林饰）东巡时与女子夏雨荷（林心如饰）有一段露水姻缘，并生下一个女儿夏紫薇（林心如饰）。多年后，夏雨荷病逝。紫薇偕丫环金锁（范冰冰饰）带着当年乾隆留下的信物，从济南千里迢迢到北京城去与失散多年的父亲相识。主仆两人到京城后根本无法进宫面圣，在走投无路之际遇上了女飞贼小燕子（赵薇饰），并结为好友。小燕子热心为她想办法混入宫，但在阴差阳错中与紫薇互换了身份，成为清宫中的“还珠格格”，而紫薇却落得一无所有，连唯一的证物都失去了。皇上为庆贺重获爱女举行祭天酬神的仪式，仪仗队伍行经市街，正巧被紫薇、金锁看到。激动之余紫薇昏倒在地，被大学士福伦（海波饰）之子福尔康（周杰饰）所救。福府在知道其身世后将她收留。小燕子并非无义之人，只是骑虎难下，加上宫内处处不自由，朝中的争权、三宫六院的争宠，更使她对原来的自由生活怀念不已。虽然皇上和令妃（娟子饰）对小燕子宠爱有加，却引起了皇后（戴春荣饰）的反感，五阿哥永琪（苏有朋饰）、福伦的二子尔康、尔泰（陈志朋饰）与小燕子成了好朋友。在探明小燕子的真心后，尔康、尔泰兄弟把收留紫薇之事说出。一切真相大白，但为了安全，五人决心共守秘密。紫薇与小燕子解除了误会，与尔康的感情也日深；小燕子与永琪亦产生了情愫，四人碍于身份皆不敢表态。