《大漢情緣之云中歌》講述的故事發生在西漢時期，當時8歲的劉弗陵（方姚子鐿飾）微服游覽荒漠，不料在荒漠中走失方向。隨后騎著天山雪駝的女孩云歌（蔣依依飾）出現，并將劉弗陵帶出來了荒漠。

　　劉弗陵在被云歌帶出荒漠時，在與她相處中對她暗生好感。兩人最后互贈禮物后離別，并約定在十年之后在長安相聚。

　　在十年之后，長大的云歌（Angelababy飾）啟程前往長安尋找她的陵哥哥。在到長安后，她誤將劉病已（陳曉飾）誤認成了劉弗陵，以為他忘記當初兩人的承諾，與女孩許平君（蘇青飾）好上了。

　　難過至極的云歌打算返回大漠，但是在回去的時候真好碰上了一位公子孟玨（杜淳飾）。原來這位孟玨公子曾經受過云歌小時候的恩惠，孟玨曾經是一個小乞丐，但是小的時候他遇到了云歌，好心的云歌送給了他一雙珍珠繡鞋。孟玨在遇見云歌后，默默的幫助她去尋找她的陵哥哥，但是在慢慢的接觸中，兩人產生感情。