《大汉情缘之云中歌》讲述的故事发生在西汉时期，当时8岁的刘弗陵（方姚子镱饰）微服游览荒漠，不料在荒漠中走失方向。随后骑着天山雪驼的女孩云歌（蒋依依饰）出现，并将刘弗陵带出来了荒漠。

　　刘弗陵在被云歌带出荒漠时，在与她相处中对她暗生好感。两人最后互赠礼物后离别，并约定在十年之后在长安相聚。

　　在十年之后，长大的云歌（Angelababy饰）启程前往长安寻找她的陵哥哥。在到长安后，她误将刘病已（陈晓饰）误认成了刘弗陵，以为他忘记当初两人的承诺，与女孩许平君（苏青饰）好上了。

　　难过至极的云歌打算返回大漠，但是在回去的时候真好碰上了一位公子孟珏（杜淳饰）。原来这位孟珏公子曾经受过云歌小时候的恩惠，孟珏曾经是一个小乞丐，但是小的时候他遇到了云歌，好心的云歌送给了他一双珍珠绣鞋。孟珏在遇见云歌后，默默的帮助她去寻找她的陵哥哥，但是在慢慢的接触中，两人产生感情。