为了保住女孩子的清白，全村人合伙撒谎。青年照相师宝贵来到了瑶族的火卖村，清纯唯美的少女美秀闯进了他的镜头，他当时就被深深吸引了，当他为一位老人照相时，才知道老人就是美秀的爷爷。
村长陪宝贵吃过晚饭后，把他安排在美秀家过夜，晚上，他透过墙壁上的破洞看到美秀在哭泣，强烈的好奇心让他站在原地发呆，这时候，美秀忽然打开了房门，亮晶晶的眼神里有深情又有邀请，在酒精的作用下，宝贵走进屋里，一把抱住美秀。
宝贵临走时，美秀答应他给自己拍了几张照片，笑靥如花的模样让人心动。宝贵回到县城后，拿着美秀的照片让好友苏放看，问他漂不漂亮，苏放不以为然地说:“没什么特别的，我已经考上了北京师范大学，以后不用在再做电影放映员了。”听了苏放的话，宝贵有些帐然若失，他觉得自己也应该再考一次。
当宝贵再来到火卖村时，被一群小伙子推到了美秀家，原来美秀发现自己怀孕了，觉得无脸见人，就要上吊自杀。村长问宝贵怎么回事，宝贵吓得跪下说:“那晚是我喝多了酒。”由于美秀是家里的独生女，他承诺村长按照村里的习俗倒插门到美秀家。
洞房之夜，借着一点酒劲，宝贵逼问美秀:“孩子到底是不是我的？”美秀哭着不回答，宝贵心里明白，那不是美秀的第一夜，现在孩子的父亲成了疑惑，他感到窝火难受。
宝贵又参加一次高考后，如愿以偿地拿到了北京大学的入学通知书，村里人都为他庆贺，美秀更是落下了激动的眼泪，临去学校时，美秀依偎在宝贵的怀里，心里是满满的不舍。
宝贵走后，美秀每天翻着日历数着过日子，丰富多彩的校园生活，让宝贵每天忙碌而又充实，他好像忘了自己还是一个山里的上门女婿，漂亮又活泼的女同学吴欢对宝贵很有好感，宝贵享受着女孩子的热情，故意隐瞒了他在乡下已结婚的事情。
就在宝贵入学后的第二个月，宝贵忽然接到家里的电报，说美秀早产病危，让他立即回家。宝贵到家后，昏迷三天的美秀才醒过来，她刚说出“其实孩子”这几个字，村长就拦住了她。美秀死了，村里人都说她是被牛撞到引起的大出血导致早产。
为了照顾美秀留下的一对双胞胎儿女，宝贵办理了休学手续，因为村里没有老师，村长让他先在学校教学，休学时间到了后，村长让他回北京读书，两个孩子由村民们帮着照顾。
宝贵上了车后，村长追着车子把全村人凑的车费隔着窗户扔给他，钱虽然不多，却让宝贵感动落泪，也让他决定放弃北京大学，回到村里继续教孩子们读书。吴欢来看宝贵，当发现他的屋子里贴满了美秀和孩子们的照片时，她把自己与宝贵的合影留下，宝贵看到照片后，一路追喊着吴欢的名字，他知道自己错过了爱情，更错过曾经的梦想。
从村里孩子的口中，宝贵知道了，美秀是死于难产，所谓的被牛撞到和早产都是骗人的，美秀的表妹告诉宝贵，原来，美秀在遇到他之前，就怀了身孕。整整六年的欺骗，让宝贵陷入了痛苦之中，他坐在地上崩溃大哭。
宝贵找到村长后才了解了事情的真相:孩子的父亲正是宝贵的好友苏放，在村里放电影时和美秀好在一起，苏放考上大学后，再也没有回来，更没有一封书信，村长刚开始是不希望孩子没有爸爸，后来，看孩子们喜欢他，就想把他留在村里，才阻止了美秀不让她说出实情。宝贵打断村长说:“孩子是我的，以前怎么说以后还怎么说，我不希望孩子身上有任何的污点。”
日复一日，年复一年，村里又来了其他的老师，宝贵的身体却越来越差，看着孩子们陆续走出大山，看着他们从远方寄来的照片，村长百感交集，非常欣慰。
这是电影《宝贵的秘密》中的主要内容，故事发生在70年代，一个全村人的谎言，让一个心怀梦想的年轻人付出了一生，他有过被骗的痛苦，是山里孩子们渴望知识的双眼，最终让他选择了留下。怎样才算是生命的价值，是牺牲自己？还是成全别人？宝贵是一个敢于担当的血性男人，为了美秀的孩子，他独守一生，为了山村的孩子能够走出大山改变命运，他放弃了美好的前程，取与舍之间，让宝贵的人格熠熠生辉。
