Mộc Lan là người ở Tây Lăng phủ Hàng Châu thuộc Hồ Quảng (nay là Song Long), cha là Chu Thiên Lộc, mẹ họ Dương. Ngày từ nhỏ đã xinh đẹp, thông minh, được cha mẹ yêu quý, cho học cả thơ văn võ thuật. Sở dĩ lấy tên Mộc Lan vì cha mẹ đi cầu tự trên núi Mộc Lan quê nhà, sau đó sinh ra nàng.

Riêng về võ nghệ, Mộc Lan được nhà sư chùa Đại Ngô truyền dạy các môn đao kiếm, lại giảng cho cả binh pháp, nên mới mười tuổi, mà Mộc Lan đã có tài nghệ khác thường( vị sư này chính là Ngũ Vân Thiệu, một võ tướng vì thất thủ thành Nam Xương, nên bỏ trốn rồi đổi họ tên đi tu).

Năm Mộc Lan mười bốn tuổi, cha là Chu Thiên Lộc đang giữ chức Thiên hộ hạt Song Long. Bấy giờ là năm Trinh Quán thứ hai đời vua Thái Tông nhà Đường. Nước Đột Quyết (có sách chép là Hung Nô) không vào triều cống, lại đòi đất Ký Châu. Vua Đường sai Uất Trì Cung làm Bình bắc Đại nguyên soái, Lý Tĩnh làm quân sư, vua lại ban cho Uất Trì Cung một thanh bảo kiếm và một đạo sắc thư với ý nghĩa "được sử dụng toàn vẹn mọi thứ nhằm đánh thắng Hung Nô".

Uất Trì Cung bèn lấy quân ở mười hai trấn Hồ Quảng, trong đó có trấn Song Long và Chu Thiên Lộc được giao làm tổng quản quân mã…

Khi công văn tới nơi, đúng lúc Chu Thiên Lộc đang ốm nguy kịch. Đã mấy lần ông định cứ liều đi (vì quân lệnh cứ mười ngày phải trình diện lên điện ở phủ soái) nhưng không sao gượng được. Nhân đó, Mộc Lan bèn xin với cha mẹ cho cải trang làm con trai và tòng quân thay cha. Lúc đầu hai vợ chồng Thiên Lộc không nghe, vì không tin một đứa con gái mười bốn tuổi làm được việc như thế. Hơn nữa, việc bại lộ thì sẽ bị tru di ba họ.

Tuy vậy, tình thế hết sức khẩn cấp. Cuối cùng, Mộc Lan được giả trai, và có một gia bộc là Chu Minh cùng đi theo.

Khi nàng mặc quần áo con trai, vai đeo cung tên, lưng giắt kiếm, mặc áo bào trắng, cưỡi ngựa trắng, trông rõ ràng là một chiến sĩ hiên ngang. Tới mức mẹ là Dương thị gọi đùa là "tiểu tướng quân".

Mộc Lan đem quân đến thành Vũ Xương vào trình diện và chuyển phong thư của cha là Chu Thiên Lộc cho quan tiết độ sứ là Uất Trì Bảo Lâm.

Thư của Thiên Lộc kể rõ bệnh tình và xin cho con trai là Chu Mộc Lan đi thay cha.

Bảo Lâm là con trai của Uất Trì Cung, cũng là bạn thân của bố Chu Thiên Lộc( Chu Nhược Hư) sau khi xem thư của Thiên Lộc, lại hỏi Mộc Lan về binh pháp, rồi đồng ý cho Mộc Lan đi thay. Và dặn Mộc Lan đóng quân ở ngoài thành, đợi các đạo binh mã của mười hai trấn rồi cùng lên đường.

Năm ngày sau, mười hai đạo quân đã đủ. Uất Trì Bảo Lâm cho thao diễn một buổi trước khi khởi hành. Trong buổi thao diễn, Mộc Lan là viên tướng Tổng quản Đề điệu trẻ nhất, nhưng võ nghệ lại xuất chúng nhất, do đó được Bảo Lâm tin dùng và mười một viên Đề điệu Tổng quản khác vị nể.

khi tiến quân tới bờ sông Hoàng Hà, Mộc Lan có viết bài thơ, trong đó có đoạn như sau:

Hoàng Hà cuồn cuộn dòng trôi mau
Sông bao nhiêu nước bấy nhiêu sầu
Lòng này vương vấn trăm ngàn mối
Hồng nhạn sang nam tiếng gọi nhau
Dòng lệ u sầu thấm đẫm khăn
Lòng này rầu rĩ lại băn khoăn
Nghĩ thương cha mẹ đang mong nhớ
Ai chuyển dùm nhau nỗi viếng thăm
Bình an hai chữ gửi hai thân
Trung hiếu lòng con quyết vẹn phần
Sóng nước Hoàng Hà ngày tháng cuộn
Lòng con thương nhớ gấp muôn lần.

Tới Đông Quan, mười hai đạo binh mã đóng trại chờ lệnh. Uất Trì Bảo Lâm tới Tràng An báo cáo với Đại nguyên soái. Tổng quản trấn Song Long là Chu Mộc Lan xin đi theo.

Tới kinh đô, Uất Trì Cung xem sổ sách của trấn Song Long, không thấy tên của Chu Thiên Lộc, bèn cho gọi Chu Mộc Lan vào hỏi nguyên do. Khi thấy Mộc Lan nhỏ nhắn trắng trẻo bèn hỏi:
- Sao cha ngươi không có mặt?
Mộc Lan quỳ vái rồi thưa:
- Phụ thân tôi vì mắc bệnh nặng nên phải xin phép cho tiểu tướng đi thay.
Uất Trì Cung lại hỏi:
- Nhà ngươi biết những gì về võ nghệ?
- Thưa, tiểu tướng cũng học được đôi chút về đao thương.
Đại Nguyên soái bèn bảo Mộc Lan ra biểu diễn. Mộc Lan vâng lời, ra giữa sân bãi rộng múa thương. Khi trở vào quân sư Lý Tịnh hỏi:
- Những thương pháp lúc nãy ngươi vùa múa học được ở đâu?
Mộc Lan thưa:
- Trình quân sư, những điều đó tiểu tướng học được từ một vị sư dạy bảo tên là Tăng Ngô.
Lý Tĩnh quay sang nói với Uất Trì Cung:
- Thương pháp ấy là của Ngũ Vân Thiệu đấy. nhưng không hiểu tại sao viên tướng trẻ này lại học được.
Lý Tĩnh bèn hỏi Mộc Lan:
- Nhà sư ấy với nhà ngươi là thế nào?
Mộc Lan thưa:
- Vị hòa thượng đó là ban thân tổ phụ tiểu tướng.
Lý lại hỏi:
- Tổ phụ nhà ngươi tên gì?
Mộc Lan nói:
- Tên là Chu Nhược Hư.
Cả Lý Tĩnh và Uất Trì Cung đều "à" lên một tiếng có vẻ vui mừng. Vì chính Lý Tĩnh và Uất Trì Cung đều cùng được Chu Nhược Hư giúp đỡ khi còn hàn vi, và đều trở thành ban bè thân thiết với nhau.
Ngày hôm sau cha con Uất Trì Cung vào bái biệt nhà vua, và cho cả Mộc Lan đi theo. Nhân tiện, Đại Nguyên soái tâu với vua Đường Thái Tông về việc Chu Mộc Lan xin tòng quân thay cha đang ốm. Vua hỏi họ Uất:
- Vì sao Đại Nguyên soái biết Chu tướng quân trẻ tuổi mà có tài cao?
Uất Trì Cung bèn kể lại sự việc nhờ có ông nội Chu Mộc Lan giúp đỡ nên mới có cơ hội phò vua giúp nước như ngày nay. Vua Đường bèn hỏi Chu Mộc Lan:
- Nhà ngươi có thể nói cho Trẫm nghe qua công việc của người làm tướng không?
Mộc Lan thưa:
- Muôn tâu bệ hạ, làm tướng phải biết dùng người. Một trong những cách dùng người là thưởng phạt phải nghiêm minh. Còn những khi lâm trận thì người làm tướng phải luôn luôn kịp thời đối phó với mọi tình thế, có thể nói tóm gọn vào một câu tùy cơ ứng biến.

Đường Thái Tông khen ngợi, bèn phong cho ông nội chức thị lang và phong cho Mộc Lan làm Tham tán quân vụ đi theo Uất Trì Cung.
Qua Yên Sơn, chợt có một tướng trẻ phi ngựa từ trên núi xuống chặn đường tướng tiên phong là Ngũ Đăng. Ngũ Đăng định dùng miếng đà đao, bèn quay ngựa chạy, nhưng viên tướng kia rút tên bắn trúng chân ngựa của Ngũ Đăng, khiến Ngũ Đăng ngã lăn ra đất. Đang lúc Tiêu Văn (tên viên tướng này) định giật dây cương ngựa xông vào chém Ngũ Đăng, thì ngựa của Tiêu Văn cũng bị Mộc Lan bắn trúng. Tiêu Văn cũng ngã lăn ra đất. Hai bên cùng rút quân.

Sáng hôm sau, Uất Trì Cung sai Mộc Lan đánh Tiêu Văn. Tiêu Văn thấy Mộc Lan trẻ quá thì khinh thường nói:
- Gã trẻ con kia học võ từ bao giờ mà nay định múa rìu qua mắt thợ?
Mộc Lan ung dung nói:
- Tôi là Chu Mộc Lan, mới học múa giáo được mấy tháng, xin được cùng tướng quân đối thủ. Nhưng không rõ Tiêu tướng quân cầm giáo đã chắc hay chưa?
Nói rồi hai bên xông ngựa vào cùng đánh. Được khoảng hai mươi hiệp, bỗng Tiêu Văn dừng ngựa, lùi lại hỏi to:
- Tiểu tướng kia học cách múa giáo của ai?
Mộc Lan mỉm cười nói:
- Sư phụ của tiểu tướng là một nhà sư tên gọi Ngũ Vân Thiệu.
Tiêu Văn thấy thế bèn nói:
- Thôi, hôm nay xin tạm dừng ở đây.

Nói rồi quay ngựa ra về. Mộc Lan cũng không đuổi theo.
Đêm hôm đó, Tiêu Văn cùng cha là Tiêu Chu và anh là Tiêu Võ tự đến cửa quân xin gặp Đại Nguyên soái. Uất Trì Cung và Lý Tĩnh cho mời vào. Tiêu Chu nói:
- Tôi trước đây là nha tướng của tướng quân họ Ngũ. Từ khi Nam Xương thất thủ, thầy trò tôi mỗi người một nơi. Nay được tin Đại Nguyên soái vâng lệnh đánh giặc, nên tự đến viên môn xin cho hai con được theo đòi dưới trướng.

khi Mộc Lan qua Bạch Vân Am, nhớ lời thầy dặn, bèn vào thăm Tĩnh Tùng đạo nhân và chuyển thư của Tăng Ngô hòa thượng. Đạo nhân mời Mộc Lan ăn cơm và làm thơ tặng. Mộc Lan cảm tạ và họa lại bài thơ, tạm dịch như sau:

Dặm ngàn cách trở nhớ mong dài
Gươm ngựa sa trường phận sự trai
Ai đó mắt tiên ai mắt tục
Biết chăng chỉ có Hóa công thôi
…

Ròng rã hơn mười năm trời. Mộc Lan bắt được nhiều tướng giỏi của Đột Quyết, rồi lại tha về, dùng kế phản gián gây cho chúng không tin lẫn nhau.

Mộc Lan đóng quân ở trấn Ngũ Lang, nhân dân quanh đó hết lòng giúp đỡ. Ở đây Mộc Lan lại bắt sống được hai tướng Phiên là Hiệt Hòa và Lợi A. Mộc Lan sai nộp tới dinh Đại Nguyên soái, Uất Trì Cung và Lý Tĩnh lại áp dụng kế của Khổng Minh và Mạnh Hoạch khi xưa, phủ dụ rồi tha cho về. Sau này chính hai viên tướng ấy cảm nghĩa mà giúp quân Đường.
Vua Phiên lại sai Khang Hòa A và Mộc Cơ ra đánh. Mộc Lan liền chọn một toán quân sĩ biết nói tiếng Phiên, ăn mặc quần áo như người Phiên, rồi tự mình dẫn đi. Nàng dặn Chu Minh treo "bài miễn chiến" và không được mở trại. Trong khi hai tướng Phiên trên đường sắp tới trại Đường, thì Mộc Lan dẫn toán quân cải trang như lính Phiên, dùng Tiếng Phiên gọi chúng mở cửa thành. Thế là Mộc Lan mở cửa chiếm thành, thu hàng những lính phiên còn lại.

Khi hai tướng Phiên Khang, Mộc trở về, thấy cờ Đường bay trên thành, sợ hãi trốn luôn.

Những lúc việc quân rảnh rỗi, Mộc Lan lại ngồi nhớ quê nhà, cha mẹ và các ban Bích Ngọc, Bích Nguyệt, nang mới viết mấy câu thơ sau:

Gió bụi sa trường nhuốm cánh hoa
Nhạn hông xào sạc tiếng thưa xa
Mây ngàn bóng liễu màu xanh tỏa
Năm tháng thoi đưa ánh nắng tà
Cái nợ cung tên bao trả nhỉ
Con đường binh lử vẫn xông pha.
Múa gươm một hẹn cùng trời đất
Yên định non sông, trở lại nhà.

Ít lâu sau xảy ra một sự việc khó xử. Số là, người trong vùng cảm ơn đức của Chu tướng quân, nên các bậc danh vọng nơi nầy đã làm mối cho Mộc Lan một cô gái tên là Hoa A Trân. Mộc Lan đã khéo léo chối từ. nhưng dân địa phương không nghe và cử người đến gặp Uất Trì Cung và Lý Tĩnh. Không ngờ hai vị này đồng tình và nhận làm chủ hôn. Mộc Lan đành phải theo. Đêm động phòng, Mộc Lan mời Hoa A Trân uống rượu nhẹ và xin gắng đợi công thành danh toại, về nơi quê nhà cùng gặp cha mẹ rồi sẽ thành thân. Hoa A Trân vốn rất say mê Chu Mộc Lan, lại nghe lời nghĩa khí, nên vui lòng ở riêng một am trên núi (vì trước đó Hoa A Trân đã kháng cự lời hai anh ép lấy chồng và cắt tóc đi tu). Chu Minh, vị lão bộc của Mộc Lan cũng chăm sóc Hoa A Trân rất chu đáo.

Sau đó Mộc Lan được lệnh đi lấy cửa ải Ngọc Môn. Khi Mộc Lan chiến thắng xong ở Ngọc Môn quan , bắt nhiều tướng Phiên, thì vua Phiên xin cầu hòa, hàng phục và triều cống nhà Đường như cũ.

Quân Đường ca khúc khải hoàn, khi về Yên Sơn nàng viết một số thơ. Về tới triều đình nhà vua ban thưởng. Lão bộc của Mộc Lan là Chu Minh được phong tướng quân ở cửa ải Giới Bân. Mộc Lan được phong thượng thư một bộ, nhưng nàng từ chối, xin phép được về thăm quê và chăm sóc cha mẹ già. Dtt ép mãi không được, đành phải cho về.

Trong thời gian Mộc Lan tòng quân, ở nhà bà Dương sinh thêm được hai con, một trai là Kim Lan và một gái là Kim Cúc. Lúc này Kim Lan đã chín tuổi và Kim Cúc đã tám tuổi.

Buổi gặp nhau, nụ cười nước mắt chen lẫn…Việc đầu tiên là vứt bỏ nam trang, Mộc Lan mặc xiêm áo, chải tóc cài trâm, sau đó cho mời Hoa A Trân cùng gặp gỡ gia đình. Lúc này Hoa A Trân mới hiểu rõ sự tình, càng thêm kính phục Mộc Lan, nàng tự nguyện xin kết nghĩa chị em với Mộc Lan.

Sau đó mấy lần vua Đường triệu nàng hồi kinh, nhưng Mộc Lan kiên quyết từ chối, tới khi rõ sự việc Mộc Lan cải trang, và nghĩ tới công lao của cô gái họ Chu thì nhà vua không nài ép nữa và ban thưởng rất hậu.

Lý Bạch đời Đường đã viết thơ về cô gái họ Chu làm tướng như sau:
Bài ca Mộc Lan

Thẫn thờ lại thẫn thờ
Mộc Lan đang dệt lụa
Không nghe tiếng thoi đưa
Chỉ nghe tiếng than thở
Có phải nàng đang mong
Có phải nàng đang nhớ
Nàng chẳng có gì mong
Nàng chẳng có gì nhớ
Đêm qua chiếu ngà vua
Triều đình tuyển quân ngũ
Mười hai quyển sổ quân
Sổ nào cũng tên bố
Nhà sinh gái đầu lòng
Nàng không có anh cả
Đành ngựa gươm xông pha
Thay cha nơi khói lửa
Chợ đông mua ngựa khỏe
Chợ tây mua yên đai
Chợ nam mua bàn đạp
Chợ bắc mua roi dài
Sớm từ biệt mẹ già
Chiều ngủ trọ sông Hoàng
Không nghe cha mẹ gọi con gái
Chỉ nghe sông Hoàn tiếng ầm vang
Sớm từ biệt cha mẹ
Chiều ngủ sườn non Yên
Không nghe cha mẹ gọi con gái
Chỉ nghe ngựa Hồ hý suốt đêm
Muôn dặm quân dong duổi
Sông núi cách nước mây
Gió bấc động giáo mác
Trăng lạnh áo bào dày
mười năm đánh trăm trận
Tướng quân về nơi đây
Trở về vào điện ngọc
Dâng lời chúc đức vua
Công lao mười lần gấp
Ban thưởng khó ai so
Nhà vua hỏi nguyện vọng
Mộc Lan không muốn làm thượng thư
Xin cho ngựa đi ngày ngàn dặm
Phi về thăm làng xưa
Cha mẹ nghe gái về
Ra đón tận đầu làng
Em gái nghe chị về
Áo hồng bay đỏ đường
Em trai nghe chị về
Mổ dê giết lợn bày cỗ bàn
Gác đông lại mở cửa
Gác tây lại kê giường
Cởi ngay bộ chiến giáp
Mặc luôn quần áo thường
Trước cửa trải mái tóc
Tô mày đứng trước gương
Ra cửa chào bạn lính
Bạn lính thấy kinh hoàng
Mười hai năm cùng đội
Không biết Mộc Lan gái cải trang
Thỏ cái chân bấy bớt
Thỏ đực mắt mơ mơ
Hai thỏ chung đường chạy
Gái trai tạm đổi không ai ngờ.

Về chuyện này có mấy thuyết, một là: Mộc Lan họ Hoa, hoặc họ Ngụy người Thương Khâu. Hai là Mộc Lan sinh trước thời Tùy Đường.
Ngoài ra có một số sách chép hơi khác, xin nên xem để tham khảo.