20世纪九十年代末，在中国某小城的一所武术学校里，有一群少年在这里接受功夫训练和文化教育。学校中的人困于这个与自身格格不入的“武术学校”，无法融入、无法逃离：他们是武校唯一的文化课老师，是在比赛中断了腿的前武术冠军，是会背《木兰诗》却打不好长拳的少年学员等等。对于他们来说，在这个崇尚武力和荷尔蒙的武术学校，唯一的温柔港湾就是学校的医务室，因为那里有美丽的校医安澜（刘芷含饰）：整个武校唯一的女人。而对于安澜来说，整个武校才是她的港湾。

导演黄璜早在电影开拍前十年就构思了《武林孤儿》这个故事。他小时候曾被家人送到北京练习体育，电影就是根据其部分亲身经历撰写而成，又融合了许多对社会的认知和思索。