20世紀80年代末的紐約，只身來美國格林大學留學的趙小青一下飛機就興奮萬分。可負責接機的趙十一剛把她帶出機場就索要100美金的服務費。趙小青是拿了全額獎學金才來留學的，身上只帶了80美金零錢，無奈之下她只好先借了趙十一200美金，兩人一起坐著出租車去往學校。
因為趙小青的飛機到得早，趙十一中途便好心地帶趙小青去了帝國大廈游覽，卻不小心把人給弄丟了，遍尋不到小青的趙十一只得背著趙小青的背包一個人回到了學校。肖戰等同學聽聞消息后立刻著手開始四處找人。
正當大家因為找不到趙小青而焦急萬分時，孤身一人的趙小青靈機一動求助于美國警察，被警車送回了學校，一場虛驚終于得以圓滿解決。肖戰作為趙小青中科大的學長，對她表示了熱烈歡迎。
分配給趙小青的導師瑪麗安教授是學校出了名的黑女巫，雖然學術水平很高但脾氣特別大，小青頓時有些打怵，在同學的陪伴下才戰戰兢兢地進了瑪麗安教授的辦公室。瑪麗安教授雖然聽聞趙小青15歲便被中科大的少年班錄取，而且是系主任史密斯先生在中國考察時親自相中的天才，不過對學術一向嚴苛的瑪麗安教授還是嚴厲地指責了趙小青論文中的數據來源非常復雜，而且未經證實就寫進了論文里，對她不認真對待科研的態度大發雷霆。
面對瑪麗安教授的怒火，趙小青并未退縮。她看到瑪麗安教授辦公室里碰巧有自己引用數據的雜志，便在同學的幫助下與瑪麗安教授一一進行了當場核對，以證實自己的數據來源準確無誤，同時對瑪麗安教授罔顧事實對自己存在偏見的做法當場提出了質疑。瑪麗安教授直接被她氣的犯了心臟病，被送進了醫院。
趙小青剛到學校就因此“成名”，面臨著無法繼續學業的危機。趙十一及時向趙小青伸出援手，指點他去找肖戰想辦法。肖戰知道自己的導師和瑪麗安教授交情不錯，一方面請自己的導師出馬幫忙說情，一邊讓趙小青去向瑪麗安教授道歉，緩和雙方關系。趙小青聽話的帶著自己抓的中草藥送去了醫院。
瑪麗安教授卻因為中草藥里面含有幾十種不明成分，質疑趙小青要借機報復和陷害自己，不想再擔任趙小青的導師。而趙小青雖然是好意，卻因為無法按照瑪麗安教授的要求寫出這些中草藥的化學分子式，一時無從辯解。
肖戰為了幫助小青，讓她為膝蓋有傷的系主任史密斯教授現場針灸，以證實中醫絕非偽科學。經過治療后，史密斯教授膝蓋的疼痛確實減輕了很多，現場的教授都嘆為觀止。雖然小青解釋不出針灸為何能與止痛藥起到相同的效果，但她坦承這正是自己來美國學習生物化學的原因，她想找出其中的奧秘，發掘中國中醫藥的價值。經過教授們的現場投票，小青終于能夠留下來繼續學習了。
一場危機圓滿化解，小青一塊石頭終于落了地。在肖戰的介紹下，小青還結識了一幫志同道合的留學生，大家都是懷揣著各自的夢想來到美國的。但趙小青想研究的中國中醫藥在美國屬于冷門，這條路并不好走，肖戰同時鼓勵她要備加努力地前行。
