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讲述了关于医药研究的故事，在一个“源计划”实验室，裘佳宁（宋茜饰）和周小山（罗云熙饰）相遇，可周小山的真实身份却是一名掮客，他的到来是要夺走裘佳宁的科研成果，佳宁对事业的执着和对国家的大义感染了周小山，最终佳宁和周小山一起完成了研究，为国家争光。
在美丽的A城，周小山冒险截取下一家儿童福利院背后非法行为的证据并予以揭发。这本并非他的份内工作，他只是不愿看到恶人继续为非作歹。而在这座城市的另一边，就职于国际顶级生物医药实验室从事癌症药物的研究的裘佳宁正奔赴实验室与她的导师哈里教授理论。哈里教授未经她的允许，剽窃了她尚未完善的论文初稿发表。不仅如此，哈里教授的辱华言论让裘佳宁忍无可忍，二人发生争执后，拒不屈服的裘佳宁被实验室扫地出门。
苏茜问薇薇要统计出来的实验结果，薇薇支支吾吾的拿不出来。裘佳宁复印文件的时候听到李纯然和笑笑在讨论苏茜与孙磊实验的问题，明明是一样的条件和环境，孙磊组怎么都做不出来，苏茜却这么顺利就做出来了，这其中说不定有什么猫腻呢。裘佳宁审核报告的时候发现数据有问题，于是赶紧去向苏茜汇报。薇薇解释这是误差。苏茜打断了薇薇，说裘佳宁做的很好，或许核实她会亲自盯着。裘佳宁走后，苏茜责备薇薇，刚才差点就把他们暗中做的手脚暴露了，现在裘佳宁已经发现了，以后他们要更加小心才行。
裘佳宁去找朱朱拿资料，朱朱谎称资料已经被借出去了。周小山看到后帮裘佳宁借来资料，裘佳宁对此感激不尽。薇薇发现裘佳宁手上的资料赶紧报告给苏茜，苏茜找到裘佳宁，裘佳宁向她提出了尽快参加实验的要求，但苏茜却安排她去接洽临床实验的合作方。大家得知消息后议论纷纷，李纯然感慨裘佳宁背着学术不端的名声，在完全陌生的环境中要去完成这件事情太难了。薇薇嗤之以鼻，说这苏茜希望她知难而退。大家这才恍然大悟，苏茜是希望裘佳宁主动辞职。
无论苏茜怎么向王齐天求情，郑薇还是被实验室辞退。郑薇在临行前，心怀恨意地对裘佳宁说出出身贫寒的自己能走到今天全都靠着苏茜的支持与帮助，裘佳宁这种出身优越，海外归国的人，丝毫不能懂得她的苦衷。而裘佳宁却坚持认为，无论因何缘由，做科研都容不得半点弄虚作假。裘佳宁“非黑即白”的是非观让周小山听了之后内心五味杂呈，他理解郑薇的苦衷，而裘佳宁表现出的决绝恰好戳中了他内心的痛楚。
莫莉和周小山同为查志才的手下，她声称前来协助他的任务，实则被查志才派来监视周小山的一举一动。刚做完一夜手术疲惫不堪的秦斌，遇到医院里一位病人家属，弄丢了千辛万苦筹集的医药费，正在嚎啕大哭。好心的秦斌看不过去，主动帮家属垫付了医药费。
在裘佳宁的坚持下，孙磊松口答应可以允许裘佳宁在他的陪同下查阅资料，让裘佳宁得以完成实验报告。在裘佳宁提交报告后，王齐天对裘佳宁的支持与信任让孙磊感到十分的不甘，他更加急迫地想要证明自己的实验方向是正确的，因此迁怒于组员谢笑笑，认为是她的不严谨导致了实验不成功。莫莉反复考虑对周小山的话，决心像周小山所说的，回归普通人的生活，她来到了一家格斗学院应聘，擅长搏击的莫莉却被老板拒绝，因为这里陪练的要求是“被打”，习惯了进攻的莫莉并不能满足客户的需求。
莫莉再次来到格斗学院，这一次，习惯于攻击的她，被揍还得忍气吞声不能还手，还主动提出免费试用三个月，终被格斗学院留用。谢笑笑因为操作失误面临被孙磊劝退，裘佳宁力保笑笑，让她加入了自己的实验组。周小山提醒裘佳宁，小心将来被谢笑笑算计，裘佳宁却认为这是他的成见。每每回想起裘佳宁的率真直爽，周小山惯有的认知便一次次被打破。因为火灾，实验室里的一批受精卵性状受到了影响，需要重新进行显微注射。孙磊趁机向裘佳宁挑起了一场比试，裘佳宁欣然迎战：如果赢了，向她开放权限；如果输了，她主动请辞。
显微注射的结果揭晓之际，裘佳宁突然为周小山开口说话，表明自己愿意替他承担后果。然而结果揭晓，周小山胜出。周小山感谢裘佳宁替自己说话，还告诉她，并不是每个人都有机会选择光明，而裘佳宁却坚信，只要心之所向，必定会获得光明。裘佳宁的话犹如一道光，照射进了周小山黑暗的世界里。裘佳宁获得了秘钥，尽管她有意识防着周小山，但周小山还是凭借自己高超的侦查能力窃取到了秘钥，但为了获得最终的结果，周小山仍需要继续潜伏。
秦斌以探讨文章为由，来源计划找裘佳宁，还约她出去吃午饭，众人不由得以为，裘佳宁特意打扮，是为了和秦斌约会，周小山听了众人的议论，心里有些不是滋味。秦斌带裘佳宁来到了自己常来的饭馆，原来这家饭馆的老板的母亲曾经是秦斌的病人，所以秦斌格外关照。 裘佳宁嘱咐周小山做实验，却突然被裘佳心拉出来逛街。周小山以为裘佳宁又去约会，把自己一人丢在实验室做实验，心里愤愤不平。裘佳宁在与裘佳心逛完街分开后 ，坐地铁迷了路，打电话给裘佳心，可裘佳心正在家里应付打算飞去 A 城看望裘佳宁的父母。
莫莉又一次扮成快递员，去到裘家，调查裘佳宁的背景。朱朱无意中发现，裘佳宁的工资高过于孙磊，并挑拨是非地告诉了谢笑笑。莫莉发现裘佳宁的父亲竟是著名地产公司的老板裘耀明，可周小山却让她不要继续再插手，希望她能简简单单地做一个普通人。为了维护孙磊，谢笑笑把裘佳宁被实验室开除的公告举报到了总公司。与此同时，裘耀明也发现了裘佳宁已瞒着自己偷偷回国的事实。
周小山提醒她，拿刀的敌人不可怕，可怕的是善于伪装的人。秦斌来接裘佳宁出去吃饭，路上，秦斌刚想开口表达自己的情意，车胎却不适时的爆了，裘佳宁索性下车三下五除二便给车换了轮胎，让秦斌更是对这位“女中豪杰”刮目相看，喜爱又增加了几分。他找裘佳心帮忙，约裘佳宁一起参加医院的团建，可裘佳宁以加班为借口拒绝了她。
裘佳宁告诉周小山，她检讨自己之前对于苏茜和郑薇的做法过于理性与严苛，此时周小山问裘佳宁，如果犯错的是他，裘佳宁会给他一次机会吗？裘佳宁说会。裘佳宁组的实验成功，孙磊也对她的能力与坚持心服口服。朱朱对周小山暗送秋波，被裘佳宁撞见，裘佳宁错以为周小山与朱朱之间的关系，周小山连忙解释自己有别的喜欢的人，裘佳宁百般猜测却完全绕过了自己。
周小山的坦率让裘佳宁更加不知所措，尽管如此，她以恋爱并不在她目前的计划内为由拒绝了他。莫莉为了报复每天在楼上制造噪音的邻居，在家里装了震楼器，她得意洋洋认为自己这是“智取”，却再次被周小山制止。莫莉开始隐约察觉到周小山似乎发生了什么变化。
裘佳心看到周小山与裘佳宁之间的短信交流，险些识破他们在一起的事情，不想让父亲知道的裘佳宁，主动提出低调处理，于是二人达成共识，开始了实验室的地下恋情。不知情的秦斌依然不依不饶，继续约裘佳宁出去，裘佳宁无奈之下告诉秦斌自己已经有男朋友了。
莫莉愤怒地质问周小山，而他为了保护裘佳宁，谎称这只是自己设的一个局，并嘱咐莫莉不要再擅自出入他的宿舍，莫莉相信了他。裘佳心带秦斌来酒吧散心，可秦斌却说自己虽然受了打击，但拼命工作只是他的常态罢了，让佳心不要担心。
实验室里小鼠的异常，周小山奇怪的履历，都把裘佳宁引向一个事实，周小山接近她，是别有所图。万般无奈中，周小山对裘佳宁撒下了第一个半真半假的谎言：他从小和阿妈在异乡受尽欺负，无意之中救下了养父查志才，才获得了新生的机会，而莫莉也是被查叔收养，与他同病相怜，相依为命。
周小山与裘佳宁在宿舍比赛玩赛车游戏，重归于好的二人又恢复了之前的甜蜜。没想到二人嬉笑的声音被楼下的李纯然听见，她在上班的路上与裘佳宁八卦了起来，却完全没想到裘佳宁正是周小山的女朋友。裘佳心虽然起初非常生莫莉的气，但在知道了莫莉凄凉的身世过往以后原谅了她，还安慰她不用担心裘佳宁的到来会抢走了她的哥哥，相反，她还会多一个姐姐，以及她这个好朋友。
秦斌约了小鱼儿的妈妈面谈，出现的竟是徐千 雅，为了对小鱼儿负责任 ，秦斌答应徐千雅让源计划的负责人与她详谈。秦斌到了源计划对接临床合作的事情，请求她全力以赴，等见到病人家属，裘佳宁才发现小鱼儿的母亲竟是多年的好闺蜜。纵然惊讶，裘佳宁也没有多问，她尊重和理解徐千雅的难处。裘佳心带莫莉去逛街，兴致勃勃地要帮她买衣服 ，改造她男孩子一般的形象。穿上裘佳心挑的女孩子衣服 ，莫莉很是抗拒。
章宇和李纯然修成正果，请实验室众人吃饭，在玩真心话大冒险时，周小山突然当众公开了他和裘佳宁的关系，众人哗然。周小山告诉裘佳宁，自己羡慕秦斌光明正大的追求。
莫莉从裘佳心那里获知，裘佳宁下周一即将提交专利申请的材料。源计划的核心配方完成，裘佳宁告诉周小山，王齐天曾经拒绝了资金、设备更雄厚的跨国企业的合作请求，坚持要为源计划打上中国制造的烙印。虽然科学无国界，但是科学家却有国籍，王齐天希望能让中国的科学家看到祖国的希望。裘佳宁表达了她对项目的衷心，见裘佳宁如此坚定，周小山也表态，自己会和她一起守护源计划。
