1919年，随着第一次世界大战结束，被战火蹂躏的欧洲尚未恢复元气，旨在解决战争遗留问题和奠定和平基础的巴黎和会准备召开，中国作为战胜国之一，派出了时任驻美公使、全权代表顾维钧（陈道明饰）等五人组成的代表团参加和会。然而在欧美各国以及日本等列强意欲重新划分势力范围的大环境下，中国代表团人数遭到削减、德国在山东的利益眼看也要落入日本之手。顾维钧在会议上慷慨陈词，驳斥日方无理要求，然而公理在利益面前显得多么脆弱。顾维钧好友肖克俭（何政军饰）之妻梅（许晴饰）专程赶赴巴黎，寻找投身爱国工人运动的克俭。克俭在法国的活动、以及国内浩大的群众呼声令和会中的顾维钧等感受到责任重大。 2007年，地球基础科学出现了异常的扰动，一时间科学界风雨飘飘，人心惶惶。离奇自杀的科学家，近乎神迹的倒计时，行事隐秘的科学边，神秘莫测的《三体》游戏……纳米科学家汪淼被警官史强带到联合作战中心，并潜入名为“科学边界”的组织协助调查。迷雾之中，汪淼接触到一个名为ETO的组织，发现其幕后统帅竟是自杀身亡的科学家杨冬的母亲——叶文洁。随着ETO与作战中心你来我往的不断博弈，汪淼和史强逐渐确定《三体》游戏中的世界真实存在。而所有事件的源起，是两个文明为了生存空间，孤注一掷的生死相逐。在联合作战中心及科学家们的共同努力下，汪淼、史强等人坚定信念、重燃希望，带领大家继续准备着在今后与即将入侵的三体人展开殊死斗争。 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……本片根据刘慈欣同名科幻小说改编。 
