影片根据华大基因研究院真实事迹而创作，讲述了王建国、杨明远、赵普3位博士在国外留学期间参与了由全球基因列强组织的“人类基因组”测序，此成果获得巨大成功，震惊世界！他们怀揣着复兴中华民族的伟大梦想回国创业，成立了博大基因研究中心，由于种种原因他们在SARS病毒的测序战中惜败给加拿大科学家，赵普选择离开，远赴西藏支教……
本片讲述了唐立朝和张平夫妇收养了女儿田田，田田七八岁的时候发现得了淋巴癌，治疗两年后，病情有所控制。而此时唐立朝却迷上钓鱼、上网，家里的事也不管，为此唐立朝和张平夫妇大吵一架，唐立朝也离家出走，再也没有出现。唐立朝的大姐最终说出了实情，原来唐立朝在给田田治病期间，发现自己已是肺癌晚期，决定放弃治疗。
文革时期，某夜。科研所小黄（魏娜 饰）被杀，发射导弹的A-1燃料被盗，正受审查的老公安刘杰（于洋 饰）被列为嫌疑目标，公安部门发出追捕通辑令。刘杰在南下的列车上发现了追捕他的苏哲（邵万林 饰），苏正与造反派头目王莉（高菊梅 饰）接头，同时苏也发现跟踪他的刘杰，便掏枪将刘打伤送往火葬场，火葬场老工人很同情刘的遭遇，协助他逃走。刘杰找到王丰年（赵子岳 饰），二人促膝长谈，更加坚定意志。刘杰的学生张强（马树超 饰）也在追捕刘杰，他不相信刘杰是坏人。此时的刘杰在南逃的列车上碰到大串联的魏小明（蔡明 饰），小明也尽力帮助他。跳车后被微山市公安局长他的老战友魏子恒逮捕，战友相见，百感交集，他向魏说明情况，得到魏的帮助。于是，捉拿真正凶手苏哲的行动展开了......
