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山东济宁，南临微山，东辖曲阜，大运河穿城而过，得交通之便，浸孔孟之风，自古以来政要商贾云集、文人雅士汇聚，是北方赫赫有名的水陆大码头，被冠以“运河之都”的美名。
张大勇（陶大宇 饰）与干探李忠义（梁荣忠 饰）侦察一件件扑簌迷离的案件，很多案件都是案中案，谜团一个接一个，但他们还是能用自己的聪明才智揭露案情的真相，力求把犯罪分子绳之于法。
新中国建立之初，大难初定，百废待兴。然而国际局势分外险恶，中华人民共和国仍处在风雨飘摇的关键时刻。近有盘踞台湾的国民党政权蠢蠢欲动，时刻准备反攻大陆；外有美国为首的帝国主义伺机推翻新中国，从中渔利。为了与对手和列强抗衡，中共审时度势，敞开胸怀招揽海外的华人科学家归国，共同发展国防事业。感受到了祖国的召唤，钱学森（陈建斌 饰）、邓稼先（郑国霖 饰）、钱三强（杨洪武 饰）等科学家怀着一颗赤子之心，突破重重阻力投向祖国的怀抱。与此同时，国际上风云变幻，中苏关系交恶，抗美援朝战争也令原子弹的阴影进一步威胁中国的安全。科学家们与祖国人民团结一心，为打造属于自己的“两弹一星”付出了无尽的努力……
