长大成年的李艺胜，申请成为已经冤死的父亲李龙久的辩护律师，对当年李龙久杀害幼女一案进行抗诉重审。法庭上，在控辩双方的激烈争论中，引出了一桩尘封多年的冤案。
患有先天性智力障碍的李龙久是个超市停车管理员，智商大概只有五岁，与年幼的女儿艺胜相依为命，女儿聪明懂事，小小年纪已经会理财，会自己交电费和医保。父女俩的生活虽然清贫，却充满幸福。
艺胜快要开学了，她对店里货架上的那款美少女战士书包心仪已久，爷俩每天都会去橱窗观看，有时候甚至一天要去两次。这天他们又去店里看书包，盘算着明天发了工资就可以买下来了，不料这天最后一只书包被警察局长买下给她女儿了。
心智欠缺的李龙久早已把那只书包当成艺胜的了，想把它从女孩背上脱下来，却被警察局长以为毛手毛脚，狠狠揍了一顿。
第二天，警察局长的女儿来到超市停车场，告诉正在数着工资的李龙久说，别的地方也有卖同款书包，并且好心地带他去。谁知道，因为天冷地滑，发生意外，女生摔倒了，头直接磕在地上失去了呼吸。李龙久凭记忆中的急救法对女孩展开施救，他放松了女孩的裤子，并且对她进行人工呼吸，而这一切刚好被路过的女路人看到，她以为李龙久在猥亵小女孩，报了警。
艺胜一个人在家门口一直等到天黑也不见父亲回来。而身在警局的李龙久根本就没明白自己的处境，还在担心天黑了女儿一个人在家会害怕。
等了一晚上不见父亲回来的艺胜，第二天早上仍旧背了旧书包去上学，却在上学的路上，看到了被押来指认现场的父亲。李龙久在现场重演了他对女孩的施救，却被无良的警察引导为重演犯罪现场，更被误导说只要再做个脱裤子的动作就可以回家见女儿了。一心只想回家见女儿的李龙久当即照做。然而这个动作看在围观群众的眼中，却直接坐实了他猥亵杀害女孩的行为。围观现场民情激愤，纷纷冲上去要暴打李龙久。李龙久在被押回去的车上，还在担心着女儿淋雨会感冒。
几乎在所有的监狱里，针对儿童犯罪的犯人都是最底层的，也会是所有人攻击的对象。李龙久以诱拐，强奸，杀人罪被关进监狱。一进监狱就先遭到科长的暴打，随后被安排到七号牢房。这个监牢里集中了各类罪犯，有抢劫犯奉植，诈骗犯崔春浩，通奸犯姜万范，恐吓犯老徐，还有老大苏杨浩，黑社会兼走私犯。进入七号房后，迎接他的又是狱友的一顿暴揍。
李龙久入狱后，艺胜被送入孤儿院，在监狱里，李龙久闲时就在地上写着女儿的名字。老大在监狱里继续发挥他的特长，利用生产足球的机会走私狱外的物品进来。这引起同一监狱另一帮派老大的眼红，伺机准备偷袭老大，这一幕刚好被李龙久看到。本性善良的他不假思索，冲上去挡住了对方的偷袭，自己却替老大挨了一击。老大也爽快，本着有恩报恩的原则，问李龙久需要什么。李龙久只是不停地念叨着女儿艺胜的名字。
于是老大趁着圣歌队与监狱联谊的机会，把艺胜偷偷带入监狱。经过一路的有惊无险，艺胜成功进入监牢与李龙久团聚，久别的父女相拥而泣。中途，由于牧师晕倒，圣歌队准备提前回去，原本两个小时的团聚被缩短到只有三十分钟。当狱友们火急火燎地准备把艺胜送回到队伍里时，圣歌队已经搭车离开，艺胜被迫留在了监牢里。这一冒险的行为弄得整个监牢的人都十分郁闷，除了因女儿的到来而格外开心的李龙久。
春浩打听到过几天监狱里又会举行宗教活动，于是众人决定在那天偷偷把艺胜混进队伍里带出去。艺胜的到来虽然让众人天天提心吊胆，甚至有些无语，却也给众人带来了欢乐。到了举行活动的日子，众人协作齐心协力把艺胜带到了舞台的幕后。往舞台上一看时却傻了眼，赶情耶稣这次没空，来的是一群和尚。搞错情报的春浩回去自然是难逃一顿打骂。
在一个下着暴雨的夜晚，科长在挑选活动海报照片的时候发现了端倪。他来到监牢，发现了滞留在牢中多日的艺胜。李龙久在雨中被暴打一顿后扔进了禁闭室。听着外面的电闪雷鸣，他一直担忧着害怕打雷的女儿艺胜。
当夜雨停后，一名犯人故意纵火。科长上前制服纵火犯人的时候也被困在火中，吸入过多浓烟而昏迷了过去。李龙久看到这一幕，不顾自己的安危也扑了进去，把科长拖了出来，而后自己也陷入昏迷。
聪明的艺胜让班主任带着她去监狱见父亲，听到班主任对自己女儿的夸奖，李龙久的脸上尽是开心的笑容。
见不到女儿的李龙久在监狱里郁郁寡欢，而在外面的艺胜也因见不到父亲，茶饭不思，身体虚弱得住进了医院。科长去医院探望生病的艺胜时，刚好遇到孤儿院的人准备把艺胜接回去。 联想到李龙久之前不顾自身安危救出自己，科长决定再把李艺胜接入监牢，留在她父亲身边。 随着了解的深入，科长甚至为了李龙久去找警察局长，但是也无济于事，局长认定女儿就是被李龙久杀害。
父女连心，当装着艺胜的箱子被送到七号房时，所有的人都以为箱子里面真的是年糕，只有李龙久笃定地知道那里面是他的女儿艺胜。
随着接触时日的增多，众人也渐渐喜欢上艺胜，轮流给她讲故事，众人的日常也有了更多的活动，老大甚至还开始学习识字。而艺胜也很暖心，当知道奉植的女儿快要出生而奉植却身在狱中无法亲眼见证时，她偷偷地从同学那里借来手机带入监牢，让奉植得以听到刚出生的女儿的声音，众人也因此感动不已，更加喜欢艺胜父女。 黑暗冰冷的监牢内，7号牢房阳光满满。
随着最后一次开庭审判的临 近，众人也开始帮李龙久出谋划策，以洗脱罪名。他们先是帮李龙久回忆了事情的经过，原来事发当天零下18度，天冷路滑，地面结冰，女孩走在市场路上的时候滑倒，后脑撞击地面死亡，她死后压着帆布的砖头又砸了在她的头上。跟着过来的李龙久按照所学的胸部按压上肢居丧法的急救知识，对她进行施救。这个方法先要解开伤者的腰带，有助于血液循环，下一步再进行按压心脏和人工呼吸。这一步李龙久做得并没有错，只是 被路过的那个女路人误解。但因为死者是警察局长的女儿，负责此案的警员在上级的压力下要迅速结案，以免扩大 影响，于是利用李龙久对女儿的爱和担心，无良地误导他承认了杀害小女孩的罪名。
知道了事情的真相后，众人愤愤不平，决心帮李龙久洗脱罪名，从各个方面给予帮助，甚至发动监狱全员签署了联名请愿书，信心满满地等待最后一次开庭。
开庭前几天，李龙久的辩护律师来访，恐吓了李龙久，劝他认罪。告诉他只有他死了，他的女儿才能好好活着，否则艺胜也难逃噩运。
到了开庭的那天，所有人都满怀期待。谁知在开庭前，警察局长闯入了李龙久所在的等候室，怀着恨意对他一顿暴打，并且威胁他认罪，否则艺胜就会落得同样的下场。 李龙久爱女心切，他的智商也不足以分析这样的情况，只担心女儿因此受到伤害。于是他挣扎良久，为了保护心爱的女儿，还是在法庭上当场认罪。最终，李龙久被法庭裁定罪名成立，被判死刑。
而科长夫妻俩则收留了艺胜， 把她当作自己的亲生女儿看待。
李龙久的死刑执行日期定在12月23日，已等不到当年的圣诞节。7号房的舍友们也知道了这个消息，他们愤愤不平，决心帮李龙久越狱。而单纯的李龙久却丝毫不受影响，他的所有时间都在想女儿，并且一直因此而快乐着。为了李龙久，科长到学校请求将圣诞联谊活动提前。7号房的狱友们他们联合了监狱的其他犯人，暗地里准备了一个热气球用来帮李龙久越狱。
学校和监狱的圣诞联谊会提前举行，犯人们也难得感受到了节日和人情的温暖。随着活动的进行，众人趁机制造混乱，把李龙久和艺胜送上了热气球，并且解开缆绳让气球升空。犯人们自发拦住了要去围堵的狱警，希望能让李龙久父女自此逃脱。地面上的场景一片混乱， 李龙久父女俩则在气球上享受着父女团聚的欢乐时光，连塔哨上的狱警也不忍阻拦他们。然而就在气球将要飞出监狱的高墙时，缆绳却被铁丝网勾住，似乎在冥冥中昭示着李龙久那无法摆脱的命运。父女俩在绝美的夕阳下无声地相拥，看着远处美好的风景。这一刻的李龙久不再像一个智障，只像极了天下所有的父亲，把浓浓的父爱赋予女儿。
行刑这天，李龙久和艺胜在房里和狱友们吃了最后一顿饭，众人给艺胜补过了生日，每个人都送了生日礼物，李龙久的礼物是艺胜心念已久的美少女战士书包。看着眼前这对父女，感受着他们之前的深情，想到今天将是父女相聚的最后一天，7号房的所有人都忍不住自己的泪水。
吃完饭，李龙久送艺胜出去。父女二人对七号房的所有人表达了内心的感谢。父女俩慢慢地走过了监狱里长长的走廊，年幼的艺胜并不知情，她以为父亲只是被转往别处，但仍旧依依不舍。殊不知这一走，父女俩就是天人两隔。
父女俩在牢房门口告别。当通往刑场的门打开时，再智障的龙久也意识到父女俩决别的时候到了，他紧紧地抱住了女儿。父爱如山，无关智商。一条不长不短的监狱走廊，隔开的是一对苦命相依的父女。艺胜在走廊的这头等了好久，数了一遍又一遍的1，2，3，却再也不曾见到父亲如往常一般突然回身跳出，和他一起手舞足蹈。而在走廊的这头，不管是出于恐惧，还是出于对女儿的牵挂，李龙久望着通往刑场的铁门，瘫坐在地上。他突然奋起，直跑到女儿身边，隔着铁门紧紧地抱着女儿，哭喊着求所有人救救他。他在生命的最后，仍旧舍不得年幼的女儿。他一遍一遍地说着对不起，却不知他从来都没有对不起谁，唯一被世间对不起的人是他。听着他撕心裂肺的哭喊，在场的人无不落泪。
艺胜催人泪下的陈述，感动了法庭。最终，法庭以证据不足事实不清，裁定李龙久杀人一案驳回重审，宣判李龙久无罪，并且收回死刑判决。这一切虽然无法挽回李龙久已经冤死的生命，但正义虽然迟到，终究没有缺席。不知道远在天堂的李龙久是否能听到全场迟来的欢呼。
影片的最后，艺胜站在雪中的监狱高墙下，仿佛又看到了那天在热气球里的父亲和年幼的自己，听到那虽然智商不足，而对女儿的父爱一点也不比别的任何父亲少的李龙久，对着她大喊：女儿，爸爸爱你！
电影《七号房的礼物》。