李凯是一个饱受嫌弃的处女座无名编剧，好不容易接到了一个剧本项目写一个爱情故事，确因为自己是个千年单身狗而被製作人批评作品缺少生活，他为了体验恋爱生活和刘夏假扮情侣同居。刘夏是某知名杂誌副本主编，一名牡羊座的大龄剩女，典型的职场“精白骨”，因为要应付从东北来逼婚的父母，不得以和李凯假扮情侣。由于刘夏之前受过处女座渣男的伤害，发誓不再找处女座男朋友，李凯为了这次难得的剧本创作机会，便谎称自己是狮子座。于是发生了一连串啼笑皆非的故事，然而这两个看似不可能的人，经过一段时间的相处，竟然彼此产生了好感。就在两人的爱情刚刚开始进入甜蜜期时，刘夏的前男友出现了，为了与刘夏複合他暗中破坏两个人的感情，以刘夏的名义对李凯所在的剧组进行恶意报导，此时刘夏也发现了李凯其实是个处女座，谎言和误会导致李凯与刘夏分手。 而当两人真的分开后，才发现彼此早已离不开对方了。

萧蔷表示，在厦门拍摄期间，每天最开心的是拍完戏就可以出去看风景，她在酒店房间也可以看到大海，心情很美丽。在厦门拍戏也很有口福，导演收工后经常会请大家吃好吃的。

《爱上处女座》的大部分取景都在厦门。该影片可谓国内首部星座大片，大胆聚焦备受争议的处女座，导演刘观伟也表示影片将要“为天下处女座正名。