《四十不惑》80年代，中国大陆迎来第三次人口出生高峰。许多夫妇只生了一个孩子来响应计划生育策略。中年北京摄影记者曹德培（李雪健饰）和年轻漂亮的妻子段景华（宋丹丹饰）就是其中的代表。他们和5岁的儿子韩寒组成了幸福的三口之家。曹德培即将迎来事业高潮，他的电影节正在筹划中。一天，曹德培接到电话，要他去儿童福利院接儿子，但他不知道为什么。到达孤儿院后，他看到一个沉默寡言的少年带着一封信来北京寻父，信是写给远在东北的前妻的。他在下乡插队的时候认识了前妻，两人离婚后前妻一直留在那里。为了查明真相，他带着男孩去了东北。通过前妻的前夫，曹德培得知前妻已经去世，两人离婚时前妻已经怀孕。男孩赵小木（叶静饰）果然是他的儿子。曹德培不知所措，想把小木留在东北，小木却跟着上了火车。到北京后，曹德培将小木安置在地下室的暗房里进行冲洗。好几次挣扎着向段景华解释一切，却被对方告知自己怀孕了，似乎也没有过问摄影展的意思。