《云海玉弓缘》讲述了一段江湖武侠的情缘故事。金世遗（林峰饰）离开蛇岛，踏入中原，先后与厉胜男（叶璇饰）和谷之华（李彩桦饰）邂逅并深陷爱河，他们共同面对武林败类孟神通（已故）和西门牧野（未出现具体饰演者），一同净化江湖的旅程十分波折。
在一个远离中原的蛇岛上，孤独的独龙尊者因修走火入魔而身亡。他在临终前交代了抚养孤儿金世遗并交付了一封书信给他，让其带回中原交给邙山派掌门。于是，金世遗心怀复杂情感离开了蛇岛，而他的命运从此被揭开了新的篇章。
初次踏入中原的金世遗，虽然遇到了一群热心人，但对独龙尊者之前的偏见仍存疑虑。他卷入了一场女子厉胜男与仇家的争斗中，为了救她而中了毒针。尽管胜男本是一名暗中门派纷争的杀手，但她的却让世遗不明真相。无意中大显身手的世遗却也令其大展所长，两人互动中也滋生了别样的情愫。
另一边，邙山派弟子谷之华在偶然的机遇下与世遗相知相惜。在遇到他之前，她的身世和未来曾是一片迷惘，而世遗的出现仿佛点亮了她的生命。两个年轻人的纯真与善良让他们在不知不觉中互生情愫。
厉胜男一心想要报复金世遗，她设计接近他并试图利用他对付正派人士。在不断的互动中，她却被世遗的纯真无邪所吸引，对她的情感也在不知不觉中发生了微妙的变化。胜男因无法自拔地爱上了世遗，但在发现谷之华对世遗的感情后更是深感矛盾与不甘。
四娘在临终前将玄女铁剑及掌门之位传给了谷之华，并将自己的毕生修为内力尽数传给金世遗以救其性命。然而误会与不断横生，金世遗与谷之华在江湖中历经磨难。胜男为救世遗和谷之华付出了巨大的努力和牺牲。
十五年前的一场灭门牵扯出了胜男的身世之谜。她与金世遗的关系也因此变得复杂起来。而金世遗与谷之华之间的感情也在不断的考验中愈发深厚。
在海上孤岛的相处中，金世遗与厉胜男的关系经历了波折与误会。终于在一起经历风风雨雨后两人渐渐懂得了对方的心意，但在之华和孟神通的插足之下他们的感情变得更加波折起伏。
最后当真相大白时，牧野利用胜男的痛苦去欺骗金世遗并试图称霸武林。然而在生死关头胜男为了救世遗和之华而付出了生命的代价。最终金世遗决定带着胜男的尸体出海寻找一个属于他们两个人的家……