《地下的天空》连接起三个相互关联的段落，以西部矿山厂区为背景，影片貌似波澜不惊地记述了二十不到的少年井生一家人的生活，每一段落都以聚焦角色的名字为题：张大明(李晨)安于自己的矿工生活，而女友井水却反复对他说自己迟早要离开……井水的弟弟井生(黄轩)隐瞒父亲在关键的高考之前退学，身为同班同学的女友要考北京的大学，他自己想去北京成为歌星；井生和金水的父亲丁宝根(罗德元)当年的媳妇是买来的，生下孩子以后，她就被遣送回乡。然而在宝根退休之际，他却想寻到家在东北“凤凰岭”的妻子，一面担忧井生的前途，一面静静等待自己六十岁生日的到来……

抗日战争年间，中共地下党美女特工舒兰芝（杨小米 饰）与同是地下党员身份的张志高（李金哲 饰）恋情火热，怎料一场突如其来的任务完全改变了两人的运行轨迹。 　　舒兰芝之子舒笛的日子也是一番惊心动魄。而此时一位神秘女子的出现，却与舒笛产生匪夷所思的情感纠葛……