十里洋场，雪月风花。形色男女往来穿梭，追逐着名利，追逐梦想，追随着心底无尽的欲望。一曾名不见经传的小青年阿宝（胡歌 饰），为了实现发财致富梦拜在老法师爷叔（游本昌 饰）门下，随后便于一众亲信驰骋股市，盆满钵圆，眼见得起了高楼，平步青云。不满足股市的狂欢冒险，宝总转身投入商界，他和27号的汪小姐（唐嫣 饰）互惠合作，彼此信赖；和青梅竹马的铃子（马伊琍 饰）合开餐厅，互为表里；与初来乍到的至真园老板娘李李（辛芷蕾 饰）往来试探，暗流涌动。人头攒动，熙熙攘攘的黄河路有如大上海的缩影，上演了几多悲欢离合，阴晴圆缺。 本片根据金宇澄荣获茅盾文学奖的同名小说改编。
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……
