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……
故事发生在上世纪90年代的中国，王老炳（刘威 饰）和10岁的儿子王家宽（齐奎 饰）过着相依为命的日子，父子两人经营着一家照相馆，虽然辛苦，但是也其乐融融。一场意外中，王家宽的耳朵聋了，王老炳不忍心看到自己的儿子沦为残疾人，于是想尽了一切办法想要医治儿子的耳朵。 与此同时，王老炳想要重新组建一个家庭，他看上了同街的善良寡妇刘桂英（倪萍 饰）。虽然王老炳和刘桂英之间的感情发展的十分顺利，但是王家宽却始终不愿意接受这个试图代替他母亲的女人。某日，王老炳的眼睛受伤，濒临失明。为了不连累刘桂英，王老炳假装放弃了对她的感情。伤心的刘桂阳转而嫁给了老板吴少华（薛勇 饰）。
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……
该剧讲述1938年至1944年期间，日本侵华、山河破碎，在中国共产党的领导和推动下，郭沫若、夏衍、田汉、巴金、柳亚子、陶行知、徐悲鸿、茅盾、欧阳予倩等一大批爱国进步文化人士云集桂林，与以李克农为代表的桂林“八办”一起，在绝美的山水间，以笔为枪，以舞台做战场，通过新闻、文学、戏剧、音乐、美术等一系列文化运动，宣传抗日民族统一战线，将流亡与复兴、时艰与责任、生存与死亡、个人情感与民族情怀等都转化为抵御外来侵略的民族文化长城，进行一场没有硝烟的“文化抗战”的故事。
