1995年，归乡的赵凤声因误会被老街乡亲们排挤，于是为了解除误会，以赵凤声为首的“老街四害”粉碎黑恶阴谋，化解恩怨情仇，终守住了故土安宁。
新中国建立之初，大难初定，百废待兴。然而国际局势分外险恶，中华人民共和国仍处在风雨飘摇的关键时刻。近有盘踞台湾的国民党政权蠢蠢欲动，时刻准备反攻大陆；外有美国为首的帝国主义伺机推翻新中国，从中渔利。为了与对手和列强抗衡，中共审时度势，敞开胸怀招揽海外的华人科学家归国，共同发展国防事业。感受到了祖国的召唤，钱学森（陈建斌 饰）、邓稼先（郑国霖 饰）、钱三强（杨洪武 饰）等科学家怀着一颗赤子之心，突破重重阻力投向祖国的怀抱。与此同时，国际上风云变幻，中苏关系交恶，抗美援朝战争也令原子弹的阴影进一步威胁中国的安全。 科学家们与祖国人民团结一心，为打造属于自己的“两弹一星”付出了无尽的努力……
1940年上海，丁一（张一山 饰）和顾仰山（韩东君 饰）——一个是潮声剧团的龙套演员，苟安于上海租界中，为生计做眼盲密码专家李约瑟的替身；一个是留洋归来的军统特工，为阻止李约瑟替日工作将其误杀，自此两人产生羁绊，顾仰山将计就计，雇佣丁一继续冒充李约瑟，意图破坏日军密码研究计划。丁一被卷入了这场意外，顾仰山作为“助手”并肩战斗，在潮声剧团老板冼碧云的帮助下，潜伏进日军情报机构。他们不仅要破坏日军密码系统的研制，还得掩饰丁一既不眼瞎、更半点儿不懂密码学的事实。身份背景完全不同的两人，经历过重重考验后，结成生死之交。但丁一亲眼见证共产党人为信仰前仆后继的壮举后，秘密成为了一名共产党员，踏上了与顾仰山完全不同的道路。这双兄弟即将面临着人生道路上的重大考验……
