英國倫敦，中國籍地球物理學(xué)家黃大年正在宣布他的研究團(tuán)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(jìn)行探討，作為這個項目團(tuán)隊的首席科學(xué)家黃大年出國前正是在座某教授的學(xué)生，也是劉躍教授的同學(xué)，有人提議不如把黃大年請回國，讓他為中國的科學(xué)發(fā)展出點力。
助手艾文將合作伙伴MK油氣公司轉(zhuǎn)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(xué)，連續(xù)十二年擔(dān)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(shù)在陸海大面積油氣和礦產(chǎn)資源勘探方面的應(yīng)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(shù)的頂級專家。大家決定趁著“千人計劃”推進(jìn)的春風(fēng)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(zhuǎn)表示希望保持以往的合作關(guān)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(jī)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(yīng)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(xué)業(yè)也沒有完成。
劉躍正式向黃大年發(fā)出吉林大學(xué)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(dāng)技術(shù)員的程果，從廣西一個縣城千辛萬苦考上吉林大學(xué)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(jié)的過程之后決定支持丈夫回國，她打算把診所轉(zhuǎn)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(xué)習(xí)。
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(dá)，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(xué)上下為之欣喜。家人親友都在等著給大年接風(fēng)洗塵，而大年卻一刻也等不了了，放下行李直奔吉林大學(xué)，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(dāng)這領(lǐng)頭羊。李斯華聽說學(xué)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(fēng)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(lǐng)頭羊他當(dāng)定了。
深部地球探測項目就像在飛機(jī)、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(shù)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(qiáng)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(dāng)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(xué)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(jī)會。
研究團(tuán)隊需要人才，劉躍整理了博士生資料給黃大年讓他面試，結(jié)果黃大年將面試安排在吉大林學(xué)的體育場。考生程果和衛(wèi)宏遠(yuǎn)都百思不得其解，連劉躍都奇怪黃大年這是考查學(xué)生呢還是新兵訓(xùn)練呢？黃大年稱自己是是為了考驗學(xué)生的意志和體力，說“搞科研就像上戰(zhàn)場打仗一樣”，要求學(xué)生要像戰(zhàn)士一樣有過硬的素質(zhì)。劉躍暗暗捏了一把汗，這是讓學(xué)生們跟著他一起熬夜呢。
大年主動要求當(dāng)本科班班主任，將科研發(fā)展的遠(yuǎn)見帶到學(xué)校教育。劉躍擔(dān)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(xué)校求之不得。
黃大年擔(dān)任李四光實驗班班主任并兼任該班航空重磁學(xué)的教學(xué)工作，他第一天上課就布置了一項回家作業(yè)，讓學(xué)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(lǐng)域的交叉團(tuán)隊達(dá)到了四百多人，他對于科學(xué)家這個稱呼來說更喜歡人民教師，對學(xué)生和團(tuán)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(xué)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(biāo)新立異。黃大年笑稱自己就是想讓學(xué)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(dāng)著程果和衛(wèi)宏遠(yuǎn)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(rèn)可，為國內(nèi)科研攻關(guān)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(xué)家，他此后相繼承攬了九大項目、設(shè)置四十九個課題、集中一百一十八家機(jī)構(gòu)、一千六百多名科學(xué)家不遺余力地為祖國科研進(jìn)步做出了無私奉獻(xiàn)。
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(xué)生發(fā)電腦。
假期游學(xué)的艾文特意來到吉林大學(xué)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(lǐng)域?qū)＜遥e極進(jìn)行無人機(jī)探測裝備的配合研發(fā)。程果和衛(wèi)宏遠(yuǎn)因為倉促間沒有準(zhǔn)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(xùn)得兩博士生羞愧不已。黃大年馬不停蹄的節(jié)奏令遠(yuǎn)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(zhì)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(lǐng)的團(tuán)隊之強(qiáng)大，他戲稱吃飯不忘討論工作的團(tuán)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(wù)繁冗責(zé)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(jī)一項，因此黃大年一從北京回來就提出要將無人機(jī)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(fù)責(zé)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(dān)心李斯華受壞風(fēng)氣的影響，心態(tài)擺不好影響了她的學(xué)業(yè)，把她叫到辦公室嚴(yán)厲批評了她，李斯華一氣之下寫了休學(xué)報告。
黃大年從衛(wèi)宏遠(yuǎn)處了解到李斯華是因為媽媽手術(shù)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(jī)駕照。
面對無人機(jī)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(tuán)隊，借鑒歐洲一些大公司的相關(guān)管理經(jīng)驗，層層抓落實，責(zé)任全覆蓋，滾動中淘汰，程果和衛(wèi)宏遠(yuǎn)擔(dān)心恐難實行。