《集结号》战争，犹如一场死神的盛宴。一旦踏上战场，就等于随时准备献出宝贵的生命，然而对于谷子地来说，还有比生命更宝贵的，那就是属于九连47个弟兄的崇高荣誉。他用尽毕生的时间去寻找死难的战友们，无论如何都要将荣誉归还给这群年轻的英烈。
1948年的淮海战役，中国人民解放军与国民党军队的战斗空前惨烈。九连连长谷子地接受了一项阻击战的任务，他与团长约定以集结号作为撤退的号令，如果集结号不吹响，全连必须坚持到最后一刻。一座废弃的旧窑场里，47名战士奋勇厮杀，终究火力悬殊寡不敌众，谷子地亲眼看着战友们一个个死去却无能为力。排长焦大鹏是谷子地的左右手，他在临死之前说自己听到了集结号响，让谷子地带着仅剩的几个弟兄撤退，战士中有人附和有人反对，大家对此产生了分歧。谷子地此时发现友邻部队早已撤退，他怀疑是自己忽略了号声，导致战友们枉送性命。强烈的震惊和内疚之下，他携带炸药包奔出窑场只身前往敌军战壕。其余战士最终全部阵亡。
谷子地受伤后却被解放军当作敌军士兵俘虏。在后方的医院里他才得知，自己原来的部队番号已经取消，他不仅难以证明自己的真实身份，甚至战死的46个弟兄都将被视为失踪者……谷子地设法加入解放军炮兵部队，跟随队伍的步伐南征北战，他生存的唯一动力只是为死去的战友找回应有的荣誉。即使时光飞逝事过境迁，即使历史已渐渐被人淡忘，那刻骨铭心的兄弟情谊却丝毫不减，在谷子地的脑海里，永远鲜活的是自己那些兄弟们的影像：王金存，焦大鹏，姜茂才，吕宽沟……
可怜无定河边骨，犹是深闺梦里人。与谷子地一样执着寻找的还有孙桂琴，指导员王金存的妻子。直到遇到谷子地，她才确信自己的丈夫早已战死他乡。蒙受冤屈的两人有着共同的哀伤与信念，他们一起踏上了求证之旅。谷子地把孙桂琴介绍给自己在炮兵部队时的挚友赵二斗，见证他们喜结良缘。
当他们终于回到当年发生血战的旧窑场，却发现战场遗址已因煤矿开采而面目全非。除了谷子地之外，没有人知道，甚至没有人相信就在这个窑场下面，躺着几十名壮烈牺牲的战士。谷子地发疯似的挖掘如山的煤矿，无论如何他都要让真相大白……《集结号》根据杨金远的小说《官司》改编，故事背景发生在1948年到1956年间，一个连队的战士全部阵亡却无人知晓，全片通过寻找追溯的过程展现了这几个战士的英勇和感人的事迹。
解放战争期间，一连连长老谷接到三团团长的命令，带领士兵火速赶往阵地完成一项阻击任务，以便让大部队安全转移。他们约好，一连听到集结号之后，就可以突围撤走。但全连战士始终没有听到集结号的吹响，除了老谷一人被老乡救下，其他的战士全部战死。从此以后，寻找团长问清楚为什么集结号没吹响，成了老谷一生的追求。
几十年后，他才得知，三团团长早就牺牲在了朝鲜战场上。团长的警卫员道出了秘密：当年大部队转移的时候，团长根本没让号手吹号，当时已经决定用一连的牺牲去换取大部队的安全转移。直到生命的最后一刻，团长仍然为自己的决定内疚忏悔。老谷最终原谅了团长。
《集结号》幕后故事：
冯小刚希望将《集结号》打造成中国的《拯救大兵瑞恩》，片中有望集结五位中国最优秀的演技派男演员。冯小刚说，自己的压力在市场上，拍这个电影风险很大，投资大，《集结号》的投资已经由预算的四五千万元追加到八千万元 。
《集结号》的男一号张涵予和他在片中所塑造的“谷子地”这一刚毅的男人形象也成为了各界瞩目的焦点。现在花样美男盛行，阴柔风弥漫，市场需要能独挡一面的硬汉形象，张涵予正是这一类型的典型代表。
《集结号》中，绝对的主角其实只有张涵予一人，“指导员”任泉的戏份大概只有20多分钟，并且在第一场战争中，他就战死沙场。可就是这看似简单的一“死”，让任泉足足“死”了4个小时，“头场战争戏，我的一条腿被炸飞了。镜头需要把我的一条腿埋在土里，处理成残肢的场面，这一埋就是4个小时，当时的气温零下20多℃。”
为让任泉被炸飞的场面更真实，冯导特意找专家花费10多万为他量身定做了一个仿真胶人，“一看到这个胶人，我都傻了，太恐怖了，简直一模一样。”因为实在太像，让任泉在有些时候特别受不了，“看到它最后被处理成血肉模糊地放在地上，真感觉好像是自己。”
冯小刚自称《集结号》是一部男人戏，没有儿女私情。虽然他的电影冷幽默一直是个特色，但他并不会在《集结号》里为了幽默而去幽默。
为了《集结号》这部影片，冯小刚特意做了消色，让画面看上去冷色调些，以增加真实感。“拍摄中我们一直采取5部机子一起拍，各个角度看上去都非常真实。有的机子云台本身就是随着爆炸而震动的，有的则是摄像师用本身的技术实现震动拍摄。我要做中国新战争大片。”
冯小刚表示：“这应该是流露在生活时的东西，战士们面对生死有乐观的一面，有自然而然的流露。从故事情节上来说，《集结号》是一部感人的悲剧，但我不保证每个观众看了都会哭，我不做这样的承诺。喜剧不保证每个人笑，《集结号》也不保证每个人哭。每个人对艺术的评价标准是不一样的，但是我相信都会被感动，我相信这次的故事和以前不一样，即使走出电影院，人物的形象还是会在心里。”
