丁洁琼（谢芳饰）的突然出现让苏冠兰（康泰饰）感到惊讶，他无法向妻子叶玉涵（袁玫饰）解释。原来，丁洁琼是他28年前的恋人，他们在丁洁琼意外落水时相遇，他们共同的科学志向使他们陷入了爱河，并决定一起度过余生。苏的父亲苏凤琪（石羽饰）坚持要儿子和他的朋友女儿叶玉涵结婚，苏冠兰一直推脱不肯妥协。他计划与丁一起去美国留学，以制造“逃婚”的事实。然而，美国联邦特工查路德（林征饰）却插手其中，无奈之下，丁洁琼只好自己离开。在美国留学数年后，在奥姆霍斯博士（尼尔·伯尔顿饰）的资助下，丁洁琼获得了博士学位。期间，二战爆发，她因阻止美国使用原子弹而被监禁。苏凤琪骗儿子说丁已经和美国人结婚，对于苏冠兰来说，他并不知道真相，只好与曾经救过他一命的叶玉涵结婚......本片改编自张扬的同名小说。