明朝洪武年间,良材县农官陈忠之女陈细妹(郑希怡 饰)继承了亡父的遗志,从小便有锄强扶弱之心,义字当头,成为良材县人见人爱的女护农。大利米店老板谢苍天(夏雨 饰)为感激圣上御赐九龙白玉碗,而将其子取名为谢皇上(马浚伟 饰)。谢皇上文采风流,自恃聪明绝顶,势要成为良材县为民请命的好官。谢苍天虽唯利是图,但为圆其子心愿,不惜重金捐官,让谢皇上当上了农官,还聘请了发誓不说话的师爷戴从文(黎耀祥 饰)和几名恶衙差给他。戴从文才高八斗,料事如神。在他的帮助下,谢皇上屡破奇案,两人惺惺相惜,合作默契,关系更为密切。此后,谢皇上接受戴从文的建议消解了与陈细妹的误会,并聘请她作为女护农。
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……