越南抗美戰(zhàn)爭升級時刻，越南社會主義共和國主席胡志明來到中國，希望中國幫助解決瘧疾的防治問題，毛主席對胡志明主席說，解決你們的問題也是解決我們的問題。隨后，中國人民解放軍總后勤部商請國家科委、衛(wèi)生部、化工部等近百個科研單位參與代號為523的瘧疾防治軍工項目。其中的科研人員就有屠呦呦，她的名字特別，來源于《詩經(jīng)》。她是新中國培養(yǎng)的第一批大學生，到中藥所十幾年了業(yè)務水平很不錯，就是人各色點。
革委會主任帶軍事醫(yī)學科學院的張主任進入辦公室，迎面就撞見了屠呦呦。她不愿意理人，要是哪天和你打招呼，才要把人嚇一跳呢。主任通知她來一趟革委會，屠呦呦差點忘個明白。主任介紹了張主任和屠呦呦認識，屠呦呦在領(lǐng)導面前也不阿諛奉承，個性十足。張主任提到523科研項目，科研人員去各地收集方子但大都不能用，就像最近篩選出來的常山，它的毒副作用也很大。屠呦呦對此也很了解，讓張主任有些驚喜。革委會推薦屠呦呦參與這項光榮的研究任務，并擔任所里研究組的組長。之所以是她也是矬子里拔將軍，所里那些資歷深的老人都不方便安排。屠呦呦直截了當提出需要的實驗室和模型，張主任愿意配合，總之她的目的只有一個，找到一種新的抗瘧藥品。
屠呦呦個性直率，不善交際，生活上也是個粗線條的人。她常常捧著一本書回家，因為忘拿鑰匙要丈夫開門，丈夫李廷釗和女兒都早已習慣。屠呦呦說了加入523項目的事情，李廷釗感嘆她的工作造福人類，很有意義。李廷釗的消息是個壞消息，因為是留蘇學生，他被分到五七干校勞動學習，二人一直想把小女兒從寧波接回來，眼下也要緩緩。李廷釗要去的地方是瘧疾高發(fā)區(qū)，屠呦呦搖了搖頭，那里太遠了。李廷釗望著星星說，沒有星星遠，那會兒在寧波上高中屠呦呦總是獨來獨往的，大家都說要和她在一起比摘星星還難呢。
兵團戰(zhàn)士梁錫華來報道了，隨后還有她在北醫(yī)的師弟李偉。二人不是一派的，但在屠呦呦這里只有業(yè)務派。屈光明為了生兒子拿走了資料室的《黃帝內(nèi)經(jīng)》，還跑來實驗室看熱鬧，屠呦呦就在門口貼了張無關(guān)人員禁止入內(nèi)的紙。組里的第一個工作目標就是，攻克常山堿的毒副作用。1969年2月6日，屠呦呦課題組開始工作。課題組收到了郵件，屠呦呦看得認真，屈光明和梁錫華在后面打賭看她會不會踩水泥。攻克常山堿的毒副作用目前并不樂觀，屠呦呦認為應該換個思路尋找另外有效的抗瘧藥物，如果經(jīng)過反復實驗證明常山堿是一把雙刃劍就應該淘汰。但軍代表老徐和周主任不答應，那么多人的努力，哪里是屠呦呦說淘汰就淘汰的。老徐氣得破口大罵，說不放心把這么重要的項目交給屠呦呦，如果不行必須馬上糾正。
老徐讓梁錫華把接下來的工作寫成報告，把梁錫華搞的一頭霧水。屠呦呦在整理從全國各地搜集的抗瘧方子，課題組一共就三個人，但能試的方法必須都試試。屠呦呦去見了林老師請教，十幾年前她上過林老師的課。林老師是中醫(yī)研究院的老專家，可惜因為身份問題被發(fā)配到鍋爐房了。梁錫華對此不屑一顧，認為這種人身上的污點一輩子都洗不掉，李偉卻不這么想。李偉發(fā)現(xiàn)梁錫華拿著本子，一有空就記下來，梁錫華還不愿意送資料，不然就成了課題組換思路的鐵證。屠呦呦不予理會，直接送了過去。老徐很生氣，張主任反而更愿意放開思路。小敏被送到幼兒園全托了，李廷釗即將要離開，他把家里需要注意的事情一一記下來交給屠呦呦，從結(jié)婚起就是他在管家，現(xiàn)在這個家要交給屠呦呦了。李廷釗還配了把鑰匙放在劉奶奶那里，以防屠呦呦忘帶鑰匙。
周主任認為可以讓屠呦呦試試，老徐卻不這么想，還叫來梁錫華匯報課題組的事情。梁錫華記得都是吃飯上廁所這些無關(guān)痛癢的事情，老徐也懶得看，叫他下次不用再匯報了。既然大家都想讓屠呦呦試試，那就試試唄。離開后，梁錫華把記錄小本撕碎扔進了垃圾桶中。
1969年5月初，中藥所523課題組開始從《瘧疾單秘驗方》中進行篩選。屠呦呦忙于工作，去吃飯時已經(jīng)九點了，師傅說沒飯了，老徐就叫師傅拿了兩個饅頭來，囑咐屠呦呦做實驗也要按點吃飯。523課題組過一陣兒要去海南組做實驗，屠呦呦帶隊，也能把實驗結(jié)果去檢驗一下，他屬實沒想到屠呦呦瞎貓碰死耗子還真能弄出名堂。李偉已經(jīng)接到了去海南的通知，屠呦呦也叫梁錫華一起去。
海南島。這里是瘧疾高發(fā)地區(qū)，有個小女孩已經(jīng)很多天沒吃東西了，在病床上奄奄一息，屠呦呦找了點吃的，還摘下一朵花放在小女孩手里。這里的條件太差了，沒有專業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，只能認真記錄。有幾個服藥的病人再次高燒起來，屠呦呦趕去時就聽到了小女孩媽媽的哭聲，那個小女孩不行了。原來被抑制的瘧原蟲又活躍起來，數(shù)量甚至在增多。梁錫華和李偉都很失落，二人坐在海邊，親眼看到這么多人因為瘧疾死去，他們的心情都很復雜。想起屠呦呦說523課題組只有業(yè)務派一派，二人也不那么針鋒相對了。
轉(zhuǎn)眼來海南已經(jīng)一百多天了，屠呦呦給李廷釗寫信，馬上要回北京了，一切都要從頭開始，她不怕難，最困擾的是不知道該往哪里走。屠呦呦望著星星，想要找到接下來的方向。回到北京后，小敏說屠呦呦走了整整一百六十八天，她和小朋友打架的原因是為了維護媽媽，她知道媽媽是好媽媽。屠呦呦展開書，在海南的一幕幕還在她腦海中，那么清晰，她又想起了那個小女孩。屠呦呦認為應該把重點放到抗瘧驗方中反復被提及的藥物，李偉和梁錫華都沒有意義。屠呦呦去匯報工作，卻被告知接下來的工作會有變動，周主任和老徐讓她去搞專案工作。屠呦呦不愿意，這么一來課題組的進度就要停下了。但屠呦呦不得不去清查組報道，不過，她腦海中全部都是課題組的工作。屠呦呦被分配到四川搞外調(diào)，青蒿恰好是四川的方子，屠呦呦就答應了。
屠呦呦和小紀去四川外調(diào)很順利，結(jié)束后屠呦呦便去尋找民間藥方了。屠呦呦找了馮老先生請教，與此同時屠呦呦的父母也來到了北京，可沒想到她不在家，還是劉奶奶幫忙開的門。李廷釗姐姐一路陪屠呦呦父母帶著小軍趕來北京，卻沒想到他們都不在家。廚房里的東西都發(fā)了霉，母親看了擔心不已。父母幫屠呦呦收拾家，屠呦呦則在尋找四川民間藥方遲遲不歸。屠呦呦父母不想住那么久，已經(jīng)帶著小軍回寧波去了。屠呦呦回家時劉奶奶才告訴她父母來過，家里被收拾得干干凈凈，飯盒里還有特地留下的吃的。屠呦呦這才想起臨走前收到的信，是李廷釗姐姐寫的說要帶父母去住兩個禮拜，叫她提前做準備，只是她沒有看見。屠呦呦抹著眼淚，繼續(xù)投入到工作中去。
小杜調(diào)走了，篩選工作也停了，革委會宣布梁錫華被借調(diào)，李偉也要離開課題組去做新的項目。屠呦呦心里難過，李偉心里同樣不好受。李廷釗已經(jīng)回家了，還把小敏從幼兒園接回來，但小敏和屠呦呦許久不見，有些生分了。523課題下馬，屠呦呦心里始終是不甘心的，李廷釗卻很樂觀，覺得這個項目沒那么容易下馬。李廷釗想取消小敏的全托，過段時間再去寧波把小軍接回來，一家四口就可以團聚了。
抗瘧新藥做了好幾年也沒什么成果，不過523課題組已經(jīng)要重新上馬了，屠呦呦依然是課題組組長。屠呦呦媽媽寄了包好的粽子來，現(xiàn)在連屈原都不讓提了也過不了什么端午節(jié)，今天屠呦呦和李廷釗能吃上粽子還是很不錯的。屠呦呦說523課題組又重新開始工作了，李廷釗也真心為她開心。
523課題組新來了兩位組員，分別是趙冬梅和李慧珠。523課題組重新開始工作，屠呦呦想用新鮮的青蒿，大家卻沉默了，因為在前兩年的一個批判會有位老專家想用野地里新鮮的藥草做實驗就被批判了，因為新鮮的草藥不是中藥。但屠呦呦認為應該大膽嘗試，可是他們都不想和敏感的問題扯上關(guān)系，連忙找借口回家了。屠呦呦帶著梁錫華和李偉去找屈光明拿青蒿，屠呦呦認為應該關(guān)注一下季節(jié)性，一下子拿了兩麻袋青蒿走。之后，屠呦呦帶著四位組員去摘新鮮的青蒿。李廷釗做了醪糟湯圓給屠呦呦，還說起了做酒釀的問題，溫度不能太高也不能太低，屠呦呦立刻想到了青蒿的問題，連忙感謝了李廷釗，問題的關(guān)鍵是溫度！
溫度太高會破壞青蒿的藥效，屠呦呦決定用低溫的方式提取看看有沒有不同。幾人正在工作，老徐來轉(zhuǎn)悠。屠呦呦帶領(lǐng)523課題組多次提取青蒿，隨后的一系列實驗證明了她的想法，這是從零到一的巨大突破。屠呦呦拿著醚中干給老徐和周主任講述自己的成果，這東西雖然看起來不起眼，但抑制率達到百分之百也一直很穩(wěn)定。不過在小動物身上的實驗很成功，但接下來還需要在大動物上嘗試。
屠呦呦的成果讓老徐喜上眉梢，對她的工作更是無比支持，課題組要搞實驗，還要批量生產(chǎn)，人手肯定不夠，老徐和周主任要給他們多配備人手，還要給課題組的人發(fā)加班費。屠呦呦也笑了，老徐看到這一幕十分驚訝，他一直以為屠呦呦不會笑呢。屈光明對屠呦呦的態(tài)度也好了許多，還特意把《黃帝內(nèi)經(jīng)》找回來了。
課題組的人在成批量提取乙醚，搞得渾身上下都是沖鼻子的味道，因為沒有經(jīng)費做防護屠呦呦的眼睛都是紅的。李廷釗想要爭取一下新的項目，屠呦呦明白他底子好，現(xiàn)在成天搞運動的確是可惜了。屈光明和李偉等人因為在實驗室提取，渾身上下都癢，屠呦呦也流鼻血了。屋里乙醚含量太高了，屠呦呦等人連忙開窗透風。屠呦呦在家里找風扇，說實驗室要借用一下，她把家里好多東西都拿到了實驗室，李廷釗卻也并不生氣。
猴瘧模型的實驗報告出來了，老徐和周主任讓屠呦呦作為代表去523報告會上做報告。屈光明棉襖上沾到的提取物怎么刷都刷不掉，所以他偷偷跑回實驗室拿了好多有機溶液，沒想到真的一刷就掉。正在南京開會的屠呦呦接到了老徐的電話，說章主任已經(jīng)安排各部門來所里取經(jīng)，一個勁兒夸屠呦呦干得不錯。屈光明在實驗室里用吹風機點燃了乙醚，實驗室爆炸著火了，屈光明嚇的夠嗆。屠呦呦回到北京后實驗室已經(jīng)是一片狼藉，實驗記錄倒是搶出來了，也沒有人員傷亡，可是幾乎所有東西都燒光了，這么長時間大家的心血也白費了，大家都很難過。屠呦呦第一時間鼓舞士氣，實驗室的安全有漏洞，比起以前花的時間，兩個星期根本不算什么，我們也不會被眼前這點困難打倒。