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19世纪末，清朝政府组建了一支当时亚洲最强的蒸汽动力铁甲舰队——北洋海军，丁汝昌为提督。北洋军以“定远”、“镇远”两艘铁甲舰为主力，在提督丁汝昌的率领下对邻国日本进行了两次友好访问，令日本深感不安。日本海军联合舰队制定了一系列战略计划，力图战胜北洋海军。丁汝昌的义子龙翔宇毕业于海军学堂，先是在陆地炮台做见习军官，期间与海匪“尤秃子”尤木友有过激烈炮战，尤秃子凭借娴熟的驾船经验成功逃脱，令龙翔宇懊恼不已，誓要灭此匪。江湖骗子李文章善于花言巧语和乔装打扮，一直号称自己是北洋大臣李鸿章的侄子，被他骗的人不计其数。龙翔宇找到了李文章，要他配合抓捕尤秃子，李文章慑于龙翔宇的威胁只好无奈答应。龙翔宇的妹妹龙香兰一身男子打扮从戏院出来，不远处，追捕尤秃子的官差满街搜查，让龙香兰觉得好奇。
尤秃子率海匪回巢途中与前来侦察的日本海军间谍前川次郎等人遭遇，双方短兵相接，日本间谍不敌纷纷被毙，前川次郎跳海逃走。夜幕下的一片岛礁，前川次郎与龙翔宇不期而遇，龙翔宇搭救了前川，并将其带回。
尤秃子大张旗鼓的带人来到县衙，龙翔宇假扮成县太爷与他周旋。尤秃子等人在接应的海匪帮助下逃脱，龙翔宇紧紧追赶，最后擒住尤秃子。尤秃子要死在自己船上，丁汝昌允诺。香兰得知尤秃子要被处决，坚持跟去观看。海匪船上，尤秃子早有准备，行刑的陆战队猝不及防被埋伏在船舱里的海匪赶下海。船尾龙翔宇早早潜伏，跟随海匪船奔赴巢穴而去。
前川次郎得报，海军部的佐田率一批特务前来侦察。龙翔宇发现了远处佐田的船，大声的呼救，秃子凭着多年海上经验觉得来者不善，一再提醒龙翔宇，龙翔宇并不理他。二人刚刚登上佐田的船就被拿下，五花大绑丢进了船舱。特务们发现船偏离了航向，心起疑虑。瞬间，船触礁了。龙翔宇和尤秃子跳海逃生。佐田暴跳如雷，指挥手下追杀二人，被尤秃子和龙翔宇一一解决。
前川次郎得报，海军部的佐田率一批特务前来侦察。龙翔宇发现了远处佐田的船，大声的呼救，秃子凭着多年海上经验觉得来者不善，一再提醒龙翔宇，龙翔宇并不理他。二人刚刚登上佐田的船就被拿下，五花大绑丢进了船舱。特务们发现船偏离了航向，心起疑虑。瞬间，船触礁了。龙翔宇和尤秃子跳海逃生。佐田暴跳如雷，指挥手下追杀二人，被尤秃子和龙翔宇一一解决。
日军海军联合舰队司令长官伊东佑亨主持召开会议，总结了近年来日本海军所取得的成绩，先进的军舰陆续打造完工，技术上已经赶超北洋海军。相反，北洋海军受军机处制约，不再从国外购置任何装备与弹药，主管军机的翁同龢只顾忙着皇帝的婚事和慈禧的大寿，丁汝昌多年上书都不被理睬。
龙翔宇为了让尤秃子的队伍尽快融入北洋水师，给每个人分发了海军章程，并许诺做得好的有重赏。北洋水师的操场上，水兵与陆战队各自为阵做着各种训练，二等升火头目龙翔宇独自一人站在操场中央，海匪们组成的夫役队却不见踪影。龙翔宇很是气愤，返回营房将赖在床上的夫役们赶出来。
龙翔宇率队回龙府，走着走着夫役们就全作鸟兽散，只剩身无分文的海蛎子和小龙，龙翔宇一脸无奈。在一个面摊前，他和郝尚德、郝思佳相遇。夜晚的龙府，夫役们围坐火堆听李文章吹着牛。一群官兵破门而入，口口声声捉拿海匪。
夫役队经此一役，更加对龙翔宇钦佩，龙翔宇借机对大家进行教导，给夫役队增添了不少信心。丁汝昌令刘步蟾连夜调整俄罗斯访客尼古拉的行进路线，并加强戒备。不想，最新的路线图很快又摆在了前川次郎的面前。胡立世赶回水师营向丁汝昌汇报，丁汝昌面不改色，告知尼古拉已经参观完毕离去，胡立世不解。原来，为防止出现意外，尼古拉并没有按预定路线走。
丁汝昌在水师营操场巡视，龙翔宇请他检阅夫役队，尤秃子等人拿出看家本领为丁汝昌等人表演了一番，却被胡立世讥笑为杂耍，龙翔宇趁胡立世不注意突然拔出他腰间手枪，准确击中抛在半空中的石头，引得满场喝彩，最终，丁汝昌答应了龙翔宇的请求。夫役队终于上了定远舰，面对当下最现代化的军舰，大家都表现得很惊讶。
在一处训练的海域，水兵们整齐划一的练习着划舢板，龙翔宇带夫役队在岸上观看要领。尤秃子不以为然，认定了自己能赢，还不服气的亲自挑了人要下海比试。尤秃子缺乏经验，比赛前就有点慌乱，他拿起一根绳子，一头系在船头，一头系在腰间，奋力游上岸，最后把船拉到了岸边，很不光彩的赢了比赛。
尤秃子带着李文章拦住龙翔宇要求决斗，龙翔宇应战。三人夜晚来到营外一处海滩，李文章本来是做裁判和见证人，一看尤秃子呈败势，索性冲上来帮忙，3个人一场混战。丁汝昌在胡立世陪同下巡营至此，为严正军纪，赏了每人30鞭子，还差点被逐出北洋水师。
李鸿章发密电给丁汝昌，告知翁同龢奏请的调拨北洋舰队军费发放军机处饷银的奏折已获准，此举意味着将给北洋舰队带来严重的灾难。丁汝昌闻报默默不语。尤秃子赖在龙府，成为龙翔宇一块心病，他跟香兰商量好一起撵走尤秃子，最后香兰却反悔了，尤秃子满心欢喜。
前川次郎找到李文章，告诉他自己和妹妹裕美都是日本人，希望李文章能和裕美断绝交往，李文章听后犹如晴天霹雳，沉默良久，轻轻地摘下挂在窗口的晴天娃娃放在桌上，一个人在街头喝起了闷酒。裕美来找李文章，只看到放在桌上的晴天娃娃。
军港内，礼炮声隆隆，满旗飘扬，李鸿章在北洋水师全体将官簇拥下登上旗舰定远舰。丁汝昌曾严令各舰管带均不得向李中堂询问武器弹药之事，致远舰管带邓世昌生性耿直，不为权压，当众向李鸿章发问，而后愤然离场。此举惹恼了李鸿章，刘步蟾特意叮嘱胡立世格外小心。
专门负责给北洋水师送煤的胖子张想收买龙翔宇，尤秃子借机会扑倒在胖子张身上，偷走了运煤凭证。胖子张想用钱收买龙翔宇，龙翔宇听着听着就火了，起身反驳胖子张。胖子张以为龙翔宇嫌钱少，掏出所有银票撒在龙翔宇面前，龙翔宇被彻底激怒了，抄起酒坛砸在了胖子张头上。
伊东佑亨和浪速舰长东乡平八郎回忆前两次与清政府的交锋，交汇点都是在朝鲜半岛，每次都是以清军凭借先进舰队和陆军先行登岛控制局面而失败告终。现在的种种情报迹象显示，北洋舰队已经像衰老的巨人一般，纵然拥有最好的水兵，但装备的老化问题已经严重影响战斗力的发挥。此时，是他们取胜的最好时机。
夜里，一个人跳上军舰，被李文章、尤秃子制服，那人却服毒自杀了，李文章从他手上摸到一个小竹筒。丁汝昌根据竹筒字条上记录的数字，推断出这记录的是北洋水师弹药的型号和数量储备情况。这意味着日本间谍已经渗透进水师大营，情况严重，就连丁汝昌的住所窗户都被侍卫封堵，以防意外。
李文章、尤秃子和松本带领几名日本间谍悄悄上岸，躲过巡营士兵，来到一片堆放武器弹药的空地，不巧胡立世经过，间谍打晕胡立世。松本将弹药种类数量一一记下。水师营新进弹药的事情传到各舰管带耳中，纷纷要求调拨，丁汝昌犯难了因为这只是他的一个计谋。
出征前，松本向前川次郎留下遗言，前川次郎非常内疚，他决定让松本能有一个后代留下。李文章坚持要见到裕美才出发，前川次郎见他态度坚决只有答应。李文章再见到裕美，只见裕美满脸泪水，他感觉到有事，但裕美并没有说出真相，只是骗李文章自己将要回日本。前川次郎在屋外听着二人的谈话，坐立不安。李文章告别了裕美，裕美望着李文章背影默默地流泪。
