录音师李桐哲（
邱凯伟 饰）在一次因缘际会中，前往台湾东部偏远山区里的布农人进行录音的工作。他原本期望能藉由九二一地震，来做一个灾后关怀的专题，但当他踏入布农人的部落后，实际与他们一起生活，产生了互动，却逐渐被当地人民的生活改变观念。原来，那些所谓的关怀，只是平地人自以为是的角度，事实上，当地人民有着他们自己的生活状态与步调，并不需要桐哲自认为的关怀。
桐哲寄居的林牧师家，收养了一个十岁的孩子阿布。阿布在地震中失去了双亲，也因此封闭自己的心灵，拒绝与外界沟通。阿布的老师祖慧（
张钧甯 饰），在学校里除了一般国小课程的教导，另外，她也教唱以布农人母语吟唱的歌谣，希望能为文化传承贡献一些力量。祖慧要阿布参加歌谣比赛，希望阿布能藉此打开心房，但却总是徒然无功。
某天，林牧师因事要离开部落，将阿布暂时交托桐哲，桐哲观察阿布，并藉由生活的点滴去改变阿布，期望能将阿布封闭的心打开，重新去接纳这个世界的美好。因为桐哲耐心的付出，阿布渐渐卸下防御，开始接纳新生活。
就在与阿布的接触过程中，桐哲认识了祖慧，祖慧为教育、为传承而努力的单纯信念，深深打动桐哲，两人经常的相处，慢慢渐生情愫。但两人之间对理想与未来的方向却有极大的差异，因此最终仍无缘相守。
祖慧的邻居祖安（小马 饰），在镇上乡公所上班，是一个单纯的公务员。和大多数布农人一样，他有着极佳的音乐天赋，也平时爱自己创作歌谣。在一场游戏中，桐哲将祖安的声音记录了下来，经由广播节目的播出，祖安受到大家鼓励，于是开始积极寻求音乐创作的方向，最后并也获得了肯定。
桐哲的这段美好的山居岁月，最终仍必须要面对现实，他即将要返回工作岗位，但对于阿布、祖慧或祖安等友人，他有许多的不舍。这些人、这些声音，将他长期纷乱的思绪沉淀下来。
多年来，他一直从外在世界追寻并纪录各种不同的声音，这一次，他终于聆听到自己内在的声音，但却无法将它片刻保留。林牧师用洞悉的眼神安慰桐哲，生命的追寻就是如此，有人终其一生都无法找到追寻的方向，至少他找到了。
桐哲返回现实生活，虽然没有完成关怀议题的节目，但却在部落与布农人生活的过程中，发现另一种生命力。这趟旅程让他将生命重新归零，于是，他决定放下纷扰的工作，趁自己还能感动的时候，好好的再生活一遍。
《心灵之歌》在南投县信义乡开镜，乡民为了首度有电影在当地拍摄，请出了布农人最重要的文化遗产八部合音祈福，并以新酿的小米酒款待。许多影人为了这场开镜礼，从台北舟车劳顿了4个小时才抵达山区，才头昏脑胀地下车，就被布农人长老们的“天籁”震惊，不禁赞叹是世间少有的“心灵之歌”。