1940年，抗日战争进入了第三个同时也是极为艰苦的念头。中国共产党所率领的八路军和新四军依照毛泽东同志制定的方针与日本侵略者展开殊死的斗争，与之形成鲜明对比的是，国民党方面则试图趁乱限制中共的发展，从而阻碍了抗战胜利的前进步伐。新四军挺进纵队攻占苏北据点桥头镇，再往前即可踏上东进抗日的道路。而在这片国民党实际掌控的地区，许多顽固派建议趁机向新四军发动进攻。挺进纵队司令员孟器宇（张钟英 饰）与国民党代表谈判，并成功策反苏鲁皖部第一纵队司令周明哲（文卜东 饰）。

在一间简朴却闪烁着暖人光芒的房间内，一代著名地质学家李四光（孙道临 饰）正伏案工作。他白发苍苍，精神矍铄，专注之余难掩风霜的疲惫。在他的身旁，相濡以沫的妻子许淑彬（俞萍 饰）劝解着他，不要过于劳累。李四光望着妻子，若有所悟，他将妻子带到钢琴前，伴随着激昂的琴声，李四光的思绪回到了年轻时代。1918年，李四光在英国取得硕士学位，他放弃其他国家优渥的待遇，毅然回到正经历苦难的祖国。他在北大担任教授，野外考察期间发现了第四纪冰川化石，然而却受到海内外的质疑，甚至与妻子的感情也出现了裂痕。