一个寒冬的清晨，清华大学校园里热闹了起来。今天是公布考试成绩的日子，那感觉就如科举放榜一样。学员吴岭澜（陈楚生 饰）的英文、国文成绩均为满分，独独物理名落孙山。导师梅老师有意将他转至文科，但这个决定受到吴岭澜的抵触。所有人都认为最好的学生都在实科，这种思想也影响了吴岭澜。对于这样的偏见，梅老师问了他一个问题，求学的目的是什么。整日埋首在故纸堆中，看似忙于学业，实则失去了真实。
梅老师的话让吴岭澜心有所悟，却又觉得想不真切。他心中一直琢磨着，思索着其中的真谛。直到第二年，他有幸在清华图书馆听到泰戈尔的演讲，明白了追求真心和真性，而不是在乎其他人的想法。
日军占领北平，清华大学与北京大学、南开大学师生远赴昆明，在荒地上共同建立西南联合大学。在这片荒凉的大地上，只有土坯房，茅草顶。到了雨季，教室里滴落的雨水打湿了师生的衣裳。即便生活如此艰苦，仍浇不灭学生们拳拳爱国之心。
报纸上，日军轰炸重庆，平民死伤惨重。有志青年沈光耀（王力宏 饰）一封家书，向父母呈禀参军的志愿。可他没想到，母亲大人（米雪 饰）会千里迢迢从广州赶到昆明。沈家是大富之家，家规甚严。照理，家有老不远行。沈家父母拗不过倔强的儿子，才同意他到昆明求学。
如今独子想要参军，沈父急火攻心得场大病，沈母奔波数日赶了过来。听到父亲重病，沈光耀便收起了报国之心，继续完成学业。见此，沈母才放心的返回广州。
天空响起了警报声，其他人都跑向旷野的防空隧道，只有沈光耀悠闲的走向锅炉房。每天一碗莲子汤是从小养成的习惯，他正打算烧水时，却听到有人喊他，是吴岭澜教授。吴教授是来取养在笼子里的鸽子，见到有学生在此，自然不会弃他于不顾。陪着吴教授来到防空隧道，师生们躲在凹洞内继续着课业。
黄海波和莫小棋
吴教授向学生们介绍了泰戈尔的诗，讲解了内在的精神就是“寻自我的真实”。待轰炸过后，沈光耀看到新建的校园一片狼藉，锅炉房也成了废墟。未来得及躲避的同学和平民或死或伤，哀哭声遍野。这时，沈光耀感受到了泰戈尔诗作中的内含，毅然投笔从戎，加入国民空军。
经过努力训练成为优秀飞行员的沈光耀在享用着美国提供的充足食物时，没有忘记基地外还有忍饥挨饿的穷苦孩子们。每次用餐，他都会多取一些食物，待执行任务返航时，把食物空投到一个偏远的小村落。他还不知道，村落中有个叫陈鹏的孤儿，日后为祖国的核发展事业奉献了自己的青春。
所有的士兵都希望战争结束后能回到父母身边，沈光耀同样如此，但他没能等到那一天。在一次执行任务时，中队遭遇日军王牌战机。缠斗中，多名战友被击落，而跳伞的飞行员成为江面上敌军战舰机扫射的活靶子。将敌军王牌飞行员击落的沈光耀也损毁严重无力返航，为保护战友他英勇的撞向敌舰。
陈鹏（黄晓明 饰）、王敏佳（章子怡 饰）和李想（铁政 饰）是高中同学，也是最好的朋友。陈鹏在清华大学工程系学习，李想学习西医在医院实习，王敏佳则在医院的中药组和一女孩们配药。陈鹏内心对王敏佳怀着强烈的情感，却不敢说出口。只有通过关心她的点点滴滴，流露出些许心意，盼着王敏佳有朝一日能体会到。
今天，三人约好去看望多年来对他们照顾有佳的班主任许老师。可还没进四合院，就听到院子里传出师母打骂的声音。许老师本名许伯常，师母叫刘淑芬。当年师母辛辛苦苦供养许老师读大学，哪知许老师毕业后想悔婚。师母便拎着刀子到他的单位以死相逼，两人这才结了婚。自那以后，师母就性情大变，对许老师非打即骂，许老师都是默默忍受。见此情景，三人也不便进门，只好改日再做打算。
当晚，回到医院的王敏佳和李想决定替许老师主持正义，用的教导指出师母的错误。
为了不让师母看出字迹，王敏佳在李想的帮助下翻出西医护理日志，仿着其他医生的笔迹给师母写了封措词严厉的批评信。
与此同时，陈鹏因成绩优异，被校领导推荐前往第九研究所工作，从事核物理工程研究。在当时，这是无数人梦想得到的殊荣，陈鹏却毫不犹豫的回绝了。因为和王敏佳在一起，呵护她照顾她，比什么都重要。
就是在这种美好的愿望下，陈鹏继续呆在北京生活学习，还按王敏佳的习惯，三人一起在天安门前与像合影。说起这个习惯，王敏佳不无骄傲。小时候主席到学校来，是她献的花。照册里还有与主席的合影，之后每年的那一天，她都会来天安门与主席像一起留影纪念。这件事医院里几乎尽人皆知，着实让一些人羡慕嫉妒恨。
陈鹏拒绝了为国家做贡献的大好机会，李想却一直希望得到支边的名额。他割破手指，写下血书明志。在得到院领导和同事钦佩的同时，也获得了王敏佳的芳心。确定支边名额前，王敏佳亲手教李想针灸术，希望能在缺医少药的边疆派上用场，被陈鹏无意中看到。见王敏佳愿意露出胳膊让李想按拿，陈鹏明白自己已是多余的人，便来到校长室，请求前往第九研究所工作。
然而世事多变。脾气乖张的刘淑芬收到批评信后，不仅没有收敛，反而从信中的标点符号使用习惯中察觉是王敏佳所为。她拿着信闹到医院，大骂王敏佳勾引有妇之夫。原本只需李想承认同犯，就能证明王敏佳写信的初衷是纯洁善良的。可为了保住支边名额，李想选择了沉默。平时嫉妒王敏佳的同事也落井下石，捏造各种谎言，甚至怀疑她与台湾间谍有联系。一夜之间体验到人情冷暖的王敏佳，此时此刻才感觉到身边没有了陈鹏的保护。
有冤无处诉的王敏佳被拖到众面前接受批判，一墙之隔的另一边，李想作为支边英雄发表演讲，誓要与陈旧势力和反动势力划清界限。听到扩音喇叭中李想的发言，王敏佳惨然一笑。而这笑容看在张淑芬的眼里，就是种嘲笑就是种侮辱。她恼羞成怒，高喊着“打她”。被煽动起来的众争先恐后的对王敏佳拳打脚踢，伴随着怒骂声的是打在身体上发出的沉闷声。张淑芬没想到自己编造的谎言会给无辜的王敏佳招来灭顶之灾，那声音就像打在她的心口，让她一阵阵心惊胆战。
王敏佳始终没有发出声音，直到有人大喊“打死人了”，刚才还在“义愤填膺”殴斗敌对特务的众立刻作鸟兽散。张淑芬战战兢兢的上前摸了下鼻息，发现王敏佳只有出气没了进气，吓得她一屁股跌坐在地。失魂落魄的回到家的张淑芬，面无表情的从丈夫身边走过，径直走向院
中的水井，纵身跳了下去。当陈鹏得到消息赶来医院时，只看到倒在地上，血肉模糊的王敏佳。
天下起了大雨，被雨水打醒的王敏佳看到浑身湿透的陈鹏。这里是处荒地，陈鹏为她挖了座衣冠冢，从此只当再没有了王敏佳这个人。
王敏佳随着陈鹏回到了小村落，这里的人还是那么质朴，劳作时仍歌唱着那个曾为他们空投过食物的空军叔叔。脸上的疤痕永远无法去除，但陈鹏相信他能治愈王敏佳心中的伤痕。因工作关系，陈鹏不能对外联系。可每隔一段时间王敏佳都会收到一个邮包，里面有护肤的雪花膏和陈鹏无悔的承诺。
在回第九研究所前，陈鹏遇到了在王敏佳坟前忏悔的李想。对这个辜负了王敏佳的人，陈鹏只给了他一句话“逝者已逝，生者如斯，对以后的人好吧”。随后他便启程，前往罗布泊两弹一星基地。而李想秉承着陈鹏的这句话，在边疆救死扶伤，其中就包括了张果果的父母亲人。
为了给一家奶粉企业设计广告，张果果（张震 饰）特意了个四胞胎家庭。在当前国产奶粉
倍受质疑的大环境下，主打安全牌，辅以客户长期资助困难四胞胎家庭，婴儿父母现身说法，这就是张果果的设计方案。
就在交稿前，张果果接到顶头上司戴维的电话。戴维称通过私人关系打听到竞争对手也是以安全为主题的设计方案，没有得到客户的认可。所以戴维打算采取更激进的方案，抛开安全，主打营养和口感。这让张果果有些为难，公司里另一个老大罗伯特（韩童生 饰）与戴维明争暗斗多年，一直在机会挤走戴维。如今戴维冒险修改方案，一旦因此失去了客户，就给了罗伯特最好的口实。可上级就是上级，张果果必须遵照他的指示。
客户准时来到了公司。让人意外的是戴维迟迟不出现，最后只是给罗伯特的手机上发了条短信，声称突发胃病正在医院挂水。在这种情况下，只能由张果果代为向客户介绍设计方案。正如罗伯特预料，客户没有接受这个违背市场舆论的方案，而是采用了竞争对手的保守方案。失去客户的责任，就顺理成章的落到了张果果的头上。公司里谁都知道他是替罪羊，可上层权斗殃及池鱼的事并不少见，张果果不想徒劳的为自己辩护，收拾了东西辞职走人。
三个月后，张果果到了份职位、薪水都更高的工作，而就职的单位正是原先的竞争对手。这样的工作变动很难让人相信，他并非有意向客户提供了那个不靠谱的广告设计。对于前同
事们的议论，张果果还是同样的态度，不予理睬。他相信是非天定，随性由人。
但是张果果没有预想到，未得到资助的四胞胎家庭生活困难，急需帮助。本着自己的良心，他决定自费帮助这个困难的一家人。能看着四胞胎健康成长，成了他最大的心愿。生活本可以就这样平静的度过，可不久后原先公司的罗伯特邀请张果果打球。打球过程中，罗伯特提到当初是戴维把修改方案的责任全推给了张果果。当然醉翁之意不在酒，罗伯特并不是替张果果鸣不平，而是想从他那得到些不利于戴维的黑材料。这种事，张果果没有兴趣，倒是对罗伯特说起的另一件事上了心。罗伯特也救助过一个孩子，哪知救助家庭越来越过分，简直把他当成了摇钱树。这之后，张果果就减少了与四胞胎家庭的接触。然而对方却不停的打电话过来，如阴魂不散。
两过礼拜过去了，四胞胎的奶奶和姑姑联系不到张果果就天天打电话到公司，已经给员工造成了诸多不便。张果果硬着头皮来到四胞胎家庭的租住房，本以为他们会提出更多物质上的要求，却意外的看到奶奶捧出一盒胎毛笔。原来这才是他们执意要寻张果果本人的原因，张果果为自己此前卑鄙的想法惭愧，更加坚信真心会换来真情。
每个人的真心都是纯洁无私的，人心本善，弥足珍贵。无论外面的世界如何，保持真心对人，
对已无愧，正如清华校歌中所唱的“立德立志，无问西东”。