《待到山花烂漫时》以夏云、夏天和齐进南三人之间的感情戏为主线，通过对与夏云其它相关人物在不同时期的命运描写，反映了当今社会和军人特殊的价值取向，展现了新一代中国军人的励志精神及铸造当代军魂的心路历程。 本剧以描写我军从正规化到现代化建设的变革历程为背景，形象地表现了当代军人的崭新风貌和时代精神，是近年来创新表现军旅阴柔之气的言情剧， 堪称电视剧《士兵突击》的姊妹篇。该剧题材厚重大气、主题立意独到、人物设计新颖、故事催人泪下，是难得的怀旧、悬疑、悲情年代剧，展现了海峡两岸和平发展, 复兴中华民族大业的时代主题。
该剧根据同名小说改编。讲述了少女林朝夕（张子枫 饰）由于长期仰望父亲林兆生（雷佳音 饰）和初恋裴之（张新成 饰）两位数学天才，从而悄悄掩埋了内心对于数学的热爱，直到经历了双时空之旅，她迸发出了超越想象的力量。在父亲老林的引领以及裴之的帮助下，林朝夕重拾信心，与伙伴们并肩作战，为了追寻真理与爱而拼尽全力。
袁牧野偶遇搭车的导游沙小修，夜里因汽车抛锚使得两人困在山里。沙小修与袁牧野发生了一夜情。沙小修被查出患乳腺癌，善良的袁牧野意外得知消息后，给了沙小修不曾体验过的关爱与体贴，令她极为感动，突发奇想，希望能为袁牧野夫妇捐献卵子，解决俩人不能生育的问题。袁牧野得知后坚决拒绝，但沙小修固执坚持，并以此要挟不做手术，心地善良的袁牧野为了让她尽快手术被迫瞒着妻子林禾答应。捐献很成功，林禾怀孕后，意外发现捐卵不是盲供，而且丈夫与其还有暧昧关系，一气之下要打胎。沙小修为了保住这个孩子，毅然割腕自杀，林禾感其真诚，同意保住孩子。儿子壮壮出生后，沙小修的病情也进入了平稳期，经过大病的折磨，沙小修性情发生了很大的变化，变得更加极端。她对壮壮充满母爱，不顾一切，频频造访袁家，还插手袁家事务，使袁家不厌其烦。袁牧野夫妇面对沙小修感觉越来越陌生，林禾也从理解、宽容到不满、愤怒，三人的生活被沙小修搅得一团糟。林禾担心家庭和爱情受到伤害，一改往日的宽容善良，果断地迫使袁牧野搬家与沙小修决断。岂料聪明执著的沙小修很快又纠缠上他们，甚至持病娇纵，偷走壮壮，想远走外地。幸而被自己家人及时发现加以阻止，才虚惊一场。林禾忍无可忍，终于与沙小修反目。袁牧野夹在两个女人与自己的前途中间，矛盾尴尬，殚精竭虑。沙小修爱子不成，生命无望，几乎崩溃，觉得自己的冤屈无处诉说。她开始利用媒体，极力渲染此事，斥责袁牧野夫妇不仁不义。不明真相的民众对此议论纷纷，闲言碎语四起。袁牧野夫妇完全不能正常生活，袁牧野的前途毁于一旦，被迫辞职。病入膏肓沙小修幡然醒悟，希望与袁牧野夫妇和解。然而林禾已放弃孩子提出离婚；袁牧野再也不相信她，失手推倒沙小修使其病发身亡；袁牧野入狱，放弃为自己辩护……
