故事发生在1941年，日本帝国主义悍然发动侵略战争的第四个年头，同时也是中国老百姓最为苦难的年份。穷凶极恶的日寇对河北冀中根据地发动疯狂扫荡，抗日势力面临着覆灭的危机。在此期间，一支日本冲锋队假扮成八路军四处活动，追踪八路军主力，更成为杀伤力巨大的威胁之一。劣迹多多却有着一腔热血和胆识的敌工部派遣战斗英雄罗金宝（张子健 饰）在历次战斗中打下名气，却也因触犯军规屡遭指摘和处罚。在和山本率领的小分队正面冲突后，罗被委任带队对抗神风小分队，他由此和日寇、汉奸、伪军等敌对势力展开了连番血与火的较量…
当一名税务会计师与父亲的职业规划破灭时，与一位富有的马主的相遇让他开始涉足赛马。
正准备获得帝都大学的物理学教授的汤川学（福山雅治 饰）是一名不折不扣的物理学怪才，思维异于常人。这日，女警内海薰（柴崎幸 饰）接手了一单离奇的人体自燃案件，毫无头绪却又急于破案的她在同事草薙俊平的介绍下，找到了汤川学。汤川学本来不想惹麻烦上身，后来经不起内海薰的纠缠，终于答应和她携手破案。在经过一系列取证后，汤川学运用他精深的物理学知识，终于揭破了罪犯的犯罪手法，帮助警方顺利破案。 一日，内海薰又接到了一起离奇的谋杀案子。小男孩忠广自称灵魂出窍看到了疑犯的汽车，若忠广所言属实，则疑犯的嫌疑能得以洗脱，然而警方又怎能将灵魂出窍当成证供？难道忠广在说谎？内海薰自然又找到了她的“明灯”——汤川学。汤川学经过现场取证，证明了忠广的确看到了疑犯的汽车，由此为疑犯洗脱了嫌疑，同时戳穿了所谓的“灵魂出窍”，最后真相大白。 凶险棘手的案件在不断发生，而汤川学也周旋在这离奇古怪的迷局里面，一次次展现了智慧的力量。
这个故事发生在上世纪七十年代，主要围绕着曾向阳（唐曾 饰）、小池（战菁一 饰）、于百家和陆小燕等人展开。曾向阳和小池是一对纯洁相爱的恋人。然而，曾向阳误会父亲出轨，导致母亲意外死亡，妹妹走失，父亲伤残。为了寻找妹妹，曾向阳不得不与小池分隔两地。于百家暗恋小池，借助漂亮女孩张闹设计陷害曾向阳。曾向阳被冤入狱，小池在百般误会中嫁给了百家。与此同时，同事陆小燕善良真诚，坚信曾向阳无罪并向他表达了爱意。在艰难岁月中，曾向阳和小燕的感情逐渐加深。贾管教是曾向阳的良师益友，文革结束后成为法院院长，帮助曾向阳洗脱冤屈重返社会。最后，曾向阳准备与小燕结婚，开始新生活。然而，于百家和张闹为了谋得曾家的房产，再次设计圈套。在小燕的帮助下，曾向阳识破了诡计，保住了家族的文化遗产，即曾家大院。
第四季时间来到1930年代初期，故事在魏玛共和国开始崩溃的混乱中展开。
