在一間簡樸卻閃爍著暖人光芒的房間內，一代著名地質學家李四光（孫道臨飾）正伏案工作。他白發蒼蒼，精神矍鑠，專注之余難掩風霜的疲憊。在他的身旁，相濡以沫的妻子許淑彬（俞萍飾）勸解著他，不要過于勞累。李四光望著妻子，若有所悟，他將妻子帶到鋼琴前，伴隨著激昂的琴聲，李四光的思緒回到了年輕時代。1918年，李四光在英國取得碩士學位，他放棄其他國家優渥的待遇，毅然回到正經歷苦難的祖國。他在北大擔任教授，野外考察期間發現了第四紀冰川化石，然而卻受到海內外的質疑，甚至與妻子的感情也出現了裂痕。飽經戰火的中華大地終于迎來曙光，在周總理（王鐵成飾）的親切關懷和安排下，李四光朝著偉大的理想繼續邁進……