故事发生在1941年的中国，蓝之冰（吴奇隆 饰）和曾洁茹（刘思彤 饰）夫妇是著名的数学家，两人带着儿子蓝天在欧洲学习生活。一次偶然中，夫妻两人竟然破译出了日军的电报密码，带着这份重要的情报，一家三口决定回国，将情报上交组织。　　谁知道三人的行踪很快就被敌人知晓，为了避免密码泄露，日军设下重重埋伏，想将三人除之而后快。最终，蓝之冰和曾洁茹不幸遇害，带着密码的蓝天则被曾经的地下党员尹三（于震 饰）救下。热烈的爱国情绪让尹三决定帮助蓝天运送密码，而得知袭击并未成功的日军自然不会善罢甘休。在旅馆老板上官玉（陈紫函 饰）和医生龙雪（辛月 饰）的帮助下，蓝水能够代替父母完成他们的使命吗？

《杏乡姊妹花》是首部以电影艺术的形式，把中国民间文化艺术之乡、中国书法之乡“国字号”品牌和《秦诏版》、剪纸、香包、刺绣、书画等独特的地方文化元素与一个凄美动人的故事融为一体，全面展示镇原风土人情、人格精神和文化发展成果的一次重要尝试。