英國倫敦，中國籍地球物理學家黃大年正在宣布他的研究團隊的最新研究成果——對地球的探測深度較原有的四千米又得到了大大的提高。
此時中國某勘探處幾名專家正對黃大年公布的數(shù)據(jù)進行探討，作為這個項目團隊的首席科學家黃大年出國前正是在座某教授的學生，也是劉躍教授的同學，有人提議不如把黃大年請回國，讓他為中國的科學發(fā)展出點力。
助手艾文將合作伙伴MK油氣公司轉來的最新數(shù)據(jù)報表交給黃大年，他說深水油氣高精度的探測再次有了新的突破，開采又有了新的深度，他判斷MK公司對黃大年的邀約將更積極。
劉躍向在座專家介紹了黃大年的簡歷，他1992年到英國留學，連續(xù)十二年擔任英國劍橋EN公司的高級研究員、研發(fā)部主任，專攻高效探測技術在陸海大面積油氣和礦產(chǎn)資源勘探方面的應用。是國際海洋和航空快速移動平臺高精度地球重力和磁力場探測技術的頂級專家。大家決定趁著“千人計劃”推進的春風把黃大年請回中國。
MK公司總裁亨利親自邀請黃大年加入公司，薪酬隨便他開，黃大年婉轉表示希望保持以往的合作關系，并推說家里還有晚宴等著自己打斷了亨利的游說。
黃大年的發(fā)小葉明教授借著到英國出差的機會造訪，順便了解黃大年的想法。大年的夫人稱別看大年成績一個接一個，但人在國外心一刻都沒安穩(wěn)過，如今葉明一來估計又得把大年的魂給勾走了。
亨利捧著紅酒不請自己來，黃大年雖然熱情款待，卻堅稱在家里只講故事不談工作，始終不答應亨利的邀約。
2009年海漂多年的黃大年滿腔愛國熱血積聚于心，耳聞祖國正以博大的胸懷海納百川，“千人計劃”為海外專家報效祖國鋪路架橋，他的內(nèi)心更加波濤洶涌無法平靜。夫人理解大年，但她請大年慎重考慮，他一旦回國，這個家怎么辦？她的診所開到現(xiàn)在不容易，女兒的學業(yè)也沒有完成。
劉躍正式向黃大年發(fā)出吉林大學邀請他回國工作的邀請函，這是黃大年渴盼已久的橄欖枝，是祖國對他赤子之心的熱切召喚，他激動不已。
在一線當技術員的程果，從廣西一個縣城千辛萬苦考上吉林大學的李斯華都是黃大年的崇拜者，聽說黃教授有可能回國任教，都立誓要考上他的研究生。
黃夫人在經(jīng)過糾結的過程之后決定支持丈夫回國，她打算把診所轉讓出去陪丈夫一起回去。女兒彤彤也表示自己可以一個人留在英國學習。
EN公司得知黃大年去意已決，派出艾文向黃大年提出離開之前必須簽署保密協(xié)議，且不能帶走公司的文件和電腦。
就要離開英國了，雪梅看著自己的一堆醫(yī)療器械悄悄地抹起了眼淚，黃大年滿懷愧疚，知道是自己令妻子為難了，雪梅對身外之物倒是豁達，她知道丈夫拼命三郎的個性，對大年提出要求，回國后切記身體第一。
經(jīng)過長途跋涉黃大年終于回到了祖國的懷抱，消息傳來，吉林大學上下為之欣喜。家人親友都在等著給大年接風洗塵，而大年卻一刻也等不了了，放下行李直奔吉林大學，見了劉躍就沖他要地方打算開展工作。
“千人專家”黃大年簽約入職儀式舉行，黃大年的恩師王畢可和科技部張部長參加了儀式，張部長還帶來了地球深部探測項目等著黃大年當這領頭羊。李斯華聽說學院正在舉行黃大年的入職儀式拉著劉一米想來一睹偶像的風采。
黃大年在入職儀式上慷慨表態(tài)，地球勘探現(xiàn)在是科技中的重中之重，我國就是要跟國際接軌，趕超歐美，只要國家信任，這個領頭羊他當定了。
深部地球探測項目就像在飛機、艦船、衛(wèi)星等移動平臺上安裝千里眼，看穿地下每一個角落，這項尖端技術世界矚目，黃大年的回國無疑是給中國巡天探地潛海的科研速度打了一劑強心針。
黃大年的歸國讓國際競爭對手膽寒，亨利對自己沒能留住黃大年深表遺憾，他打算聯(lián)合其他公司啟動K計劃以期能夠跑贏黃大年。
黃大年深感重任在肩，人職當天便連夜在辦公室制定工作計劃徹夜未歸。劉躍上班聽門衛(wèi)管大爺說黃大科學家熬了一個通宵，還因為走道里的雜物摔了一跤，那個著急啊，不顧黃大年跟自己說他列的幾個計劃，非要拉著他上醫(yī)院檢查，黃大年戲稱自己的體格如特種兵一般，他就想快點投入戰(zhàn)斗，不能給對手留機會。
研究團隊需要人才，劉躍整理了博士生資料給黃大年讓他面試，結果黃大年將面試安排在吉大林學的體育場。考生程果和衛(wèi)宏遠都百思不得其解，連劉躍都奇怪黃大年這是考查學生呢還是新兵訓練呢？黃大年稱自己是是為了考驗學生的意志和體力，說“搞科研就像上戰(zhàn)場打仗一樣”，要求學生要像戰(zhàn)士一樣有過硬的素質。劉躍暗暗捏了一把汗，這是讓學生們跟著他一起熬夜呢。
大年主動要求當本科班班主任，將科研發(fā)展的遠見帶到學校教育。劉躍擔心他剛接下了博士生班恐難再有精力，黃大年一席話讓劉躍信服和欽佩，他告訴大年李四光實驗班正缺班主任呢，對他的要求學校求之不得。
黃大年擔任李四光實驗班班主任并兼任該班航空重磁學的教學工作，他第一天上課就布置了一項回家作業(yè)，讓學生們下課后做一個圖表來表述一下他們所理解的地球物理。
黃大年回國七年帶出了十八名博士、二十六名碩士，在各領域的交叉團隊達到了四百多人，他對于科學家這個稱呼來說更喜歡人民教師，對學生和團隊來說，獲益的不僅僅是知識，更是一種精神、一種力量、一種方向。
雪梅得知大年在學院里搞了一個茶思屋，她提醒丈夫不要過于高調(diào)，要知道這可是在國內(nèi)，不要總想著標新立異。黃大年笑稱自己就是想讓學生們體驗一下新派地球物理人的感覺，要有自己的造夢空間。
李斯華和劉一米帶著自己幾易其稿的圖表來交作業(yè)，黃大年卻以為這只是她們手繪的草圖，此時石小磊也來了，帶來了他在網(wǎng)吧花了好幾小時繪制的地球圖表，黃大年表示滿意，李斯華當著程果和衛(wèi)宏遠兩位博士生出丑覺得特丟臉。
黃大年提出的裝備研發(fā)理論逐步受到國內(nèi)專家的認可，為國內(nèi)科研攻關打開了一扇更加寬廣的大門。作為國家深探裝備研發(fā)項目的首席科學家，他此后相繼承攬了九大項目、設置四十九個課題、集中一百一十八家機構、一千六百多名科學家不遺余力地為祖國科研進步做出了無私奉獻。
黃大年對批評李斯華一事做了自我檢討，他意識到自己沒有了解情況，決定自掏腰包給李四光班的學生發(fā)電腦。
假期游學的艾文特意來到吉林大學看望黃大年，黃大年讓李斯華帶著艾文去參觀茶思屋，讓他體會一下國內(nèi)課堂內(nèi)外的氛圍，而自己又一溜煙地跑去忙了。
裝備研發(fā)論證通過，成立研發(fā)中心提上了議事日程，黃大年又開始調(diào)動各領域專家，積極進行無人機探測裝備的配合研發(fā)。程果和衛(wèi)宏遠因為倉促間沒有準備好資料惹得黃大年大發(fā)雷霆，怒斥他們這是人浮于事，拿著國家的錢卻懈怠辦事，一番話訓得兩博士生羞愧不已。黃大年馬不停蹄的節(jié)奏令遠道而來的艾文為之瞠目，不敢相信這是在英國十分注重生活品質的黃大年所為。
黃大年在家宴請艾文，同時邀請了劉躍、楊博士等人，本來氣氛輕松，黃大年卻見縫插針積極為項目科研及裝備研發(fā)戰(zhàn)略布局，艾文感嘆黃大年帶領的團隊之強大，他戲稱吃飯不忘討論工作的團隊是可敬而又可怕的。
黃大年去北京開會，王畢可專程接見，想讓黃大年接下國家S09項目的首席工作，黃大年不顧事務繁冗責任重大，欣然同意。
國家對探測裝備需求迫切，且國外K計劃發(fā)展迅猛，尤其是無人機一項，因此黃大年一從北京回來就提出要將無人機試飛提前。
劉躍告訴黃大年李斯華把電腦給丟了，幸好李斯華和劉一米只是負責科研項目的外圍工作，接觸不到要害資料，但奇怪的是李斯華最近總是找人借錢，難道會是借不到錢把電腦給賣了？黃大年擔心李斯華受壞風氣的影響，心態(tài)擺不好影響了她的學業(yè)，把她叫到辦公室嚴厲批評了她，李斯華一氣之下寫了休學報告。
黃大年從衛(wèi)宏遠處了解到李斯華是因為媽媽手術需要錢而抵押了電腦，他二話不說慷慨解囊將三萬元錢交到李斯華手中。并把專程從北京帶回的資料交給她，表示支持她考無人機駕照。
面對無人機試飛時間提速困難的實際問題，黃大年提出向管理向速度，建議采用企業(yè)化項目管理方式管理團隊，借鑒歐洲一些大公司的相關管理經(jīng)驗，層層抓落實，責任全覆蓋，滾動中淘汰，程果和衛(wèi)宏遠擔心恐難實行。