1948年初，浦东解放总队得到确切消息：特大跨国犯罪集团“法力坦”利用其在上海的分支机构，盗挖国宝张士诚宝藏，而国民党特务机构民政厅下属的复兴社，也觊觎宝藏，想要将这批珍贵文物据为己有。我浦东解放总队接到情报后，立刻请示上级，得到批示，决不能让宝藏落入外国犯罪集团和国民党反动派手中。原国民党淞沪警备司令部特调处突击队长顾英雄，不满国民党内部的腐败和争权夺利，在其父亲顾志明和共产党员秦刚的引导下，毅然加入共产党，率领特别行动组，与天兆社的犯罪分子和复兴社特务进行了艰苦卓绝的斗争，最终在我浦东解放总队的协助下，消灭天兆社，成功保护了国家文物。

21世纪初，地球基础科学遭到前所未有的动摇，许多科学家绝望疯狂，自杀身亡。风暴即将到来的前夕，许多敏感的人隐隐嗅到毁灭的气息。这一天，纳米科学家汪淼（张鲁一 饰）被粗鲁的警官史强（于和伟 饰）请到联合作战中心，继而得知科学家们的死亡似乎和一个名为“科学边界（ETO）”的组织有关。作战中心希望汪淼潜入该组织，调查他们与死亡科学家乃至一款神秘游戏《三体》的关联。眼前不断倒计时的数字，ETO负责人申玉菲（李小冉 饰）所预测宇宙闪烁，以及《三体》中那不断毁灭又重生的文明，都令汪淼和大史深感困惑与好奇。而看似平凡的老年科学家叶文洁（陈瑾 饰），她的出现又将一切引向数光年外的未知……

解放初期，华东地区土匪和国民党敌特活动猖獗。江城梧镇看守所重刑犯晏子修（吕鑫 饰）越狱逃走。为了有力的打击反动势力，华东局社会部抽调精干力量成立特案组，由陈文俊（冯兵 饰）担任江城地区敌特相关案件专案组的组长，沈星河（范静祎 饰）、方天翔（李智勇 饰）、孙长乐（蔡心 饰）、赵大斗（谢侍辛 饰）为组内成员，专门负责侦破华东地区的大案要案。