故事发生在七十年代末期,陈星(梁静 饰)和有为青年陆粞(王学兵 饰)两情相悦,渐渐走到了一起。恢复高考后,陈星为了能够考取理想的大学而开始了艰苦的奋斗,而陆粞却因为家庭成分不好而无缘考试,选择留在了铁路装卸站。对于未来的不同选择让这对恋人之间的感情产生了不易察觉的裂缝。水香(殷桃 饰)从很久以前开始就爱慕着陆粞,眼看着陈星和陆粞渐行渐远,她趁虚而入,陆粞的不坚定让陈星失望透顶。与此同时,善良单纯的男孩朱亦文(王同辉 饰)一直默默的守护在陈星的身旁,让陈星的内心里产生了动摇。迫于生活和事业的压力,陆粞最终迎娶了上司的妹妹。
本片通过三代知识分子的经历,以史诗的手法,描述了20世纪中国当代科学和教育家波澜壮阔的奋斗史,塑造了以钱学森、华罗庚、邓稼先、钱三强、朱自清、周培源、吴有训等为创作原型的卓然不凡的艺术群象,生动再现了从抗战爆发的清华北大到烽火硝烟的西南联大,再到新中国诞生之初,一代学子在烽火硝烟中发奋学习长大成人,赴美留学,并取得令世界瞩目的科学成就,最终冲破重重阻挠,毅然返回祖国贡献青春和才华,以满腔热血和拳拳的赤子之心奠基共和国科教大厦的史实。
十年浩劫接近尾声,神鬼各归其位。自幼在老北京胡同里长大的韩春明(朱亚文 饰)返城归来,在周转与工作的过程中,还与同院儿的美丽姑娘苏萌(边潇潇 饰)和好哥们程建军(朱铁 饰)发展出一段剪不断理还乱的三角恋情。在程的捣乱和命运的安排下,有情人春明和苏萌的距离越来越远,而他因缘际会拜关大爷(倪大红 饰)为师,靠倒腾破烂中的值钱玩意渐渐发家。此去经年,市场搞活,改革开放的热潮让全国上下起了翻天覆地的变化,大学毕业生苏萌和收破烂的韩春明兜兜转转,若即若离,而程建军对春明的嫉恨与日俱增,时刻要将其彻底打翻。在风起云涌、变化莫测的时代,春明和家人、好友、师父、恋人经历着深彻心灵的碰撞与巨变…