本片通过三代知识分子的经历，以史诗的手法，描述了20世纪中国当代科学和教育家波澜壮阔的奋斗史，塑造了以钱学森、华罗庚、邓稼先、钱三强、朱自清、周培源、吴有训等为创作原型的卓然不凡的艺术群象，生动再现了从抗战爆发的清华北大到烽火硝烟的西南联大，再到新中国诞生之初，一代学子在烽火硝烟中发奋学习长大成人，赴美留学，并取得令世界瞩目的科学成就，最终冲破重重阻挠，毅然返回祖国贡献青春和才华，以满腔热血和拳拳的赤子之心奠基共和国科教大厦的史实。
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贺飞沙（关礼杰 饰）是赌王贺一（江汉 饰）的儿子，性格不羁而游荡，常因此与严厉的父亲产生冲突。他的哥哥贺飞扬（林伟 饰）回国后与成坚（张翼 饰）的女儿成沅沅相爱，但这段感情面临着家族对立的阻挠。赌术高手龙惊天为了赢得赌王的名号，挑战并击败了贺一，夺走了贺家的财产。飞扬决心要为家族复仇，从赌场女工乌媚那里学得了赌术。然而，当他发现自己身世的秘密后，性格发生了巨大变化，甚至不惜杀害父亲和害死弟弟贺飞沙，令成沅沅大失所望，最终选择自尽。 贺飞沙因为飞扬的害人行为而导致神经失常，被送进精神病院。在那里，他遇见了简玲，并在她的精心照料下逐渐康复。他们之间渐生情感。同时，沙在医院中偶遇昔日的赌王任纵横，发现他竟是飞扬的生父，并从他那里学到了超凡的赌术。另一方面，飞扬误将玲当作沅沅的替身，并试图占有她。沙与飞扬再度展开冲突，并决定在赌台上以性命为赌注来决定最终胜负。
