1998年，西安交大的“少年班”导师周知庸（孙红雷饰）踏上了一段寻找智商超群的天才少年的旅程。他希望能找到22个特别的少年，赋予他们重大的使命。在这个班级里，吴未（董子健饰）是其中的一员。他结识了有暴力倾向的麦克（王栎鑫饰）、小天才方厚正（李佳奇饰）、“神棍”王大法（柳希龙饰），以及聪慧却冷若冰霜的周兰（周冬雨饰）。这五位天才少年开始了比同龄人更早的大学生活，同时也面临着青春期的各种困扰。女神江依琳（夏天饰）的出现打乱了男生们的心思，而参加“世界数学大赛”的压力也突然降临。同时，导师周知庸也面临着人生中最大的难题，即“少年班”该何去何从？天才少年们的人生征途才刚刚开始……