上世纪四十年代，加州理工学院终身教授钱学森（陈坤 饰）因为美国兴起的反共言论而备受打击。他的尖端技术研究被迫中止，并被责令出境。钱学森心系祖国，归心似箭，而意识到钱学森的巨大价值的美方又对其归国设置了重重障碍，甚至以间谍罪逮捕钱学森。最终，宣告无罪的钱学森被长期软禁在家 中。                                                                      　　钱学森写信辗转与祖国取得联系，周恩来授命用11名美国战犯飞行员换回了钱学森。                                                                      　　面对新中国技术、人才、工业等各方面的空白，钱学森带领科研人员从仿制入手，根据现有技术和条件逐步研究、完善，奠定了中国导弹的基础。                                                                      　　1960年11月，第一枚导弹试射成功。                                                                      　　1964年10月，第一枚原子弹试验成功，钱学森又承担起了研制火箭运载原子弹进行远程攻击的任务，他带领科研人员克服了天气地理等困难，完成两弹对接，1966年10月在罗布泊靶场成功试射新中国第一枚核导弹！                                                                      　　晚年的钱学森对妻子（张雨绮 饰）充满愧疚，但妻子的理解让他倍感安慰。

　　陈捍东（胡军）和蓝宇（刘烨）的爱情始于一场性交易，其时，蓝宇是为生活所迫决定出卖自己肉体的清纯大学生，陈捍东则是情场老手，惯做“花花公子”的他虽对特别的蓝宇怦然心动，却也认为蓝宇不过是他众多玩伴中的一个。慢慢地，随着两人交往的深入，陈捍东发现自己的心已在不知不觉间被蓝宇充满。可是他又不敢肯定，试图通过与女人结婚证明自己的“正常”，当求证到那不过是错觉一场时，蓝宇早已消失在茫茫人海。
　　真正的爱情故事总是令旁观者唏嘘感叹，无论它是异性间还是同性间的。而令旁观者感动的爱情，往往又是同勇敢、固执、单纯等简单却难拥有的质量联系在一起的，蓝宇（和捍东）正属稀少的那类人，所以他们的爱情才显珍贵。