新中国建国初期，我党的国防建设也正处于摇篮时期。身负重任的701研究院遇上了前所未有的难题，敌特份子使用的那套代号紫密的高级密码，给我国国防建设造成了重大破坏，可他们对敌特份子的情况却是一无所知。破译处的人员不遗余力，可始终没有进展。在一次保护行动中，行动处所护卫的知名物理学家乔正义博士，在到达安远火车站时遭遇敌特份子的暗杀。韩在兴处长在行动中英勇牺牲，另外有两名同志也当场丧命。这仅仅是紫密的可怕点之一，接二连三的打击让整个701陷入了愤怒和不安，破译处的刘一平科长更因迟迟不能破解紫密而陷入了癫狂状态。为了早日破解紫密，破译处处长郑当以残校招聘的名义来到他曾经就读的宁州大学，亲自面见了容校长，希望能在宁大里面挑选出真正的人才。郑当曾因战争而受伤，左腿不比右腿灵活，可他的脑子和性格却没有因他的伤而有什么变化。郑当性格沉稳，识人无数，这次，他带着一道数学题来到了宁大，要求所有来面试的学生做出这道题。由于他所提供的职位薪酬极高，吸引了许多学生前往应聘。可是，他连一眼都没有多看那些学生的试题，几个信心满满的数学系研究生也因此碰了壁。作为体育系的高材生，赵棋荣原本是没有机会看到那道数学题的，可是，他无意得知了这个消息，高薪吸引了他。于是，他带着一张试卷找到了他的朋友，外号大头虫的容金珍。容金珍在生活上和人际交往方面几乎是一个弱智者，可在数学计算上，他是绝无仅有的人才。对容金珍来说，人生有三件大事，吃饺子，数蚂蚁和算题。试卷上的试题难度极高，但金珍只用了几步简单的运算就将题解了出来。赵棋荣带着金珍解出来的试卷去参加了面试，郑当惊讶于他的运算能力，却也一眼看出他并非这方面的人才，略施小计让他露出了马脚。棋荣也不是个不光明磊落的人，他当即承认解答者其实并非自己。郑当要求立刻与金珍见面，棋荣当即提出以招他进残校为交换。在见到金珍之后，郑当立刻提出给他介绍工作。金珍却一点反应都没有，在郑当再三劝说下，他让郑当去找校长。郑当急于带走金珍，立刻到容校长家里与他见面。从容校长口中，郑当得知了金珍的身世。金珍的奶奶，正是校长的亲姐姐，她是当年英国剑桥大学数学系的高材生，却偏偏有一个不成才的儿子。她被儿子和儿媳败光了家产，他们夫妻俩只给她留下了一个不知道亲生父母是谁的傻儿子，就是现在的金珍。容校长的姐姐郁郁而终，临终前嘱托容校长好好照顾金珍。金珍也就从此在容校长家中长大，视他和他的妻子为再生父母。容太太是金珍的师娘，她做的饺子是金珍的最爱，她也是金珍最依赖的人。面对郑当的请求，容校长毫不犹豫地回绝了他。郑当无功而返，可他并不打算就这么放弃。

行动处处长雷婷是个雷厉风行的巾帼，她与郑当一样，奉命在外招收人才。她先郑当一步回来向研究院院长高铁复命，并带回了三个新招人员的资料。这三个人分别是甫一进入大学展现出数学天赋的女研究生严实、侦查和反侦察能力都绝对出众的实习警员潘森和有着一双巧手和一对能听风的耳朵的义贼孟小云。雷婷认为严实和潘森分别可以进入破译处和监听处，高铁也赞同她的看法。同时，高铁给雷婷的行动处也推荐了一个人才。革命烈士之后翟莉，她从小记忆力超群，一目十行，过目不忘，功夫也十分了得。高铁相信，她将来一定会是个出色的保密员。与此同时，以为自己即将被残校录取的赵棋荣已经连续两个晚上兴奋得睡不着觉，他来到郑当的房间与其碰面。由于带不走容金珍，郑当对棋荣也没有兴趣了。这时，高铁托人捎来口信，要郑当在二十四小时之内赶到研究院。情况紧急，郑当必须在第二天清晨六点前出发。郑当改变了主意，决定将棋荣收入701。同样的，他不能错过金珍这么一个百年难得一遇的数学天才。于是，郑当面色凝重地来到了容校长的家里，与他谈了很久，坚持要带走金珍。容校长以大局为重，想同意郑当带走金珍。容太太鞠躬请求丈夫不要让金珍离开，可容校长心意已决。那个晚上，容太太哭了很久，全家人彻夜未眠。容太太和女儿一直在给金珍收拾行李，包他爱吃的饺子。这时候的金珍，看着这一切，还不明白是怎么回事。他只知道，他要离开这个家了。这是他第一次这么害怕天亮。再害怕的事情也会不可避免地发生，黎明时分，容校长将一张全家福交给金珍，容太太也将自己的陪嫁礼物玉镯子给了他，嘱咐他交给未来的媳妇。一顿气氛沉重的早餐过后，金珍告别了他生活了十几年的家。郑当带着金珍和棋荣一起出发，在车上，郑当严肃地告诉棋荣，他的任务就是保护好赵棋荣。不多时，他们来到了一片林子。郑当来这里的目的，就是找韩再兴唯一的儿子韩冰。满脸油彩的韩冰一直生活在这片林子里，他始终认为是父亲的懦弱害死了自己的母亲，所以拒绝与郑当回701。与韩冰的短暂交谈之后，郑当等人又遭到了敌特的伏击。负责开车的司机当场牺牲，郑当与敌人进行交火，棋荣则照顾着吓昏了的金珍。危急关头，韩冰提枪现身，与郑当一起解决了暗处的几个敌人。在敌特人员的身上，韩冰找到了郑当的照片，这说明敌特分子是冲着郑当来的，这再次说明了，701的行踪在敌特分子那里是无所遁形。在郑当的警示下，韩冰改变了主意，跟随他们一行人到了研究院。这里聚集了各式各样的人才，性格憨憨傻傻的金珍在这里显得格格不入。在所有人员参加集训的第一天，他就因为找不到自己的背包而大吵大闹。行动处副处长安能对他极尽包容，派人将他的背包拿回来还给了他。此时，其他参加集训的学生已经在教室里集合。对数学极有兴趣的严实首先和潘森打了招呼，自来熟的棋荣吹嘘着招收金珍的经过中自己所占的功劳。韩冰一直默不做声，一旁的孟小云也是低垂着头。直到他听到了三十米外的脚步声，随着脚步声越来越近，英姿飒爽的翟莉进入了众人的视线。孟小云主动向貌美的翟莉搭讪，翟莉却拒人于千里之外。结果，孟小云和棋荣一言不合打了起来。两个人身手不相上下，打得难舍难分。作为主教官的雷婷到场后看到的便是扭打在一块的二人，问清楚他们的名字后，她怒斥二人态度不端正。

郑当找到雷婷想跟她谈谈新人集训的事，雷婷一直暗恋郑当，她拿出采购的药品交给郑当，说是对他的腿脚有帮助，吃了以后阴天就没有那么疼。但感情归感情，工作归工作，当郑当提出想让安能担任此次集训的主教官一事时，雷婷不乐意了，她说本来自己是有意让安能当主教官的，但郑当居然嫌自己老了，她还偏要让他看看什么叫老骥伏枥，看看她这把老骨头是不是还干得动。雷婷在集训的第一天就对新人们介绍了701的组织结构和主要功能，她说701分北院和南院，北院是701一线工作人员工作和学习的地方，也是701的心脏所在，与北院一山之隔的是南院，主要负责后勤保障和生活供给。集训三个月后新人中通过考核的将会进入北院，被淘汰的就留在南院。雷婷把安能介绍给大家，告诉大家他是他们集训的主教官，今后的学习和训练课程将由他为大家安排。坐在靠窗口第一个位置的翟莉，笑容满面地看着安能，眼神里焕发出别样的光彩。安能把新人们带到一间陈列室，告诉他们从今天开始每个人都会在这里拥有一个小箱子，箱子里放的将会是他们的奖状、勋章、遗物还有遗书，每次出任务前大家都会把最新的遗书放进去，大家也会因为这个箱子而变得与众不同，他们的青春将会变得无上光荣。韩冰从院长高铁手中拿到了属于父亲的那个小箱子的钥匙，箱子里有父亲留下的遗书，父亲称此生无愧于国家，只愧对妻儿，一直到了此时韩冰才理解了父亲的博爱。翟莉把写好的遗书交给安能，她说自己的遗书反正也是写给安能的，何必再锁箱子里那么复杂，直接交给他就得了。安能郑重地将遗书交还翟莉，让她该扔扔，该撕撕，重新认真写一封锁密箱里，必须写给最亲的人。翟莉问安能，他的遗书又是留给谁的？谁是他最亲的人？安能正无言以对时，容金珍来找安能，他说自己不想写遗书，他不想死，只想回家，他想求安能送他回家。安能让金珍先参加集训，相信等三个月之后他就会融入701这个大家庭，到时赶他走也不肯走了，金珍说自己看过课程和训练安排，他测算过自己有96.5%是要去南院的。安能鼓励金珍为了3.5%的希望好好努力，他说自己会帮助金珍的。魔鬼式的训练开始了，但容金珍根本无法适应高强度的训练，第一天就因为被翟莉一个过背摔而嚎啕大哭，整个701都当笑话传开了。三十公里拉练众人全都到了终点唯独少了容金珍，大家都以为金珍迷路了急得到处找，没想到他倒在树林里呼呼大睡，把雷婷气得暴跳如雷，声称701怎么容得下这么一朵奇葩，她非要把容金珍开除了不可。郑当称容金珍就是一块璞玉，需要他们好好去开发，他恳请雷婷让容金珍参加完集训，如果训练完成容金珍的成绩依然不合格，到时任凭她处置。容金珍发脾气，他骂郑当不仅是瘸子还是骗子，当初说让自己来算题，结果天天让他跑步，还要挨骂。郑当告诉容金珍自己和同事们正在算一道很难的题，半年了都没有找到答案，所以想找他一起帮忙解开难题。

体能考核造假作弊　容金珍提着行李，嚷嚷着要回家，可是，他害怕山野里的野兽，不敢贸然离开。郑当借机用容校长来激励金珍，让他为了校长争一口气。金珍再次留在了训练营，而体能训练已经告一段落，训练场地从室外换到了室内，课程也有所变动，他的成绩开始有了进步，可仍然是保持在最后一名。赵棋荣知道，他之所以被招到701，就是为了保护金珍。如果金珍被留在南院，那他肯定也没有希望去北院。所以，他怂恿金珍去给安能教官送礼。安能正和翟莉在靶场谈话，翟莉始终记得安能从前对她的关怀和爱护，可不知为什么，安能自从进了701，就不再给翟莉回信。傻乎乎的金珍听了棋荣的一番话之后，带着一条全新的红裤衩来到了靶场。这是他的师娘亲手缝给他的二十二条红裤衩的其中一条，对他来说是最珍贵的东西。一旁的翟莉笑得不能自拔，安能则是一脸的尴尬和无奈。而金珍这次送礼，遭到了棋荣一番恨铁不成钢的痛骂。金珍从小就不善于做运算之外的事情，所以他连洗衣服这个基本技能也没有学会。他换下来的那些裤衩一直都堆在床底下，以致整个寝室都有一股奇怪的味道。棋荣发现后，气得要把裤衩丢掉。恰巧路过的安能替金珍解了围，并亲自教他怎么洗衣服。安能曾经有一个弟弟，年仅六岁就死于日军之手。安能曾发誓，如果有下辈子，他要让弟弟上大学，好好读书。所以，安能把金珍当作弟弟来看，希望他用他异于常人的天分，给701破译处带来希望。安能的话触动了金珍，他若有所思。体能考核即将到来，按金珍现在的状态，估计又要是倒数第一。送礼不成，棋荣又生一计。他找到有一双巧手的孟小云，以考核第一名为诱饵，让小云从医务室里偷出了泻药，又暗中让其他几个成员服下。结果，小云获得了考核第一名，棋荣和金珍则分别是第二和第三，其他的成员则全部因腹泻而中止考核，没有成绩。教官认为事有蹊跷，追问了神态不自然的金珍几句。金珍本来就不善于撒谎，教官吼了他两句，他就把棋荣给供了出来。最后，造假作弊的三个人都被关进了禁闭室。闻讯而来的郑当怒不可遏，要求金珍跑圈，以示惩戒。金珍没跑多久就体力不支了，安能替他向郑当求情，郑当怒斥其将金珍教成这般模样。郑当的话点醒了安能，他不再试图让金珍休息，而是严厉地要金珍一直跑下去。那天，天空下起了倾盆大雨，金珍许多次都累得瘫在地上一动不动，可安能却始终没有移动半步，一直站在那里，用那双狮子一般的眼睛盯着金珍。这次的作弊事件就此告一段落，可考核还是要继续。第二天就是记忆力考核，如果金珍这一次还垫底，那他到南院就真的是板上钉钉的事情了。为了帮助金珍，安能私底下找到翟莉，希望她能考得差一点，让金珍的排名能够稍微靠前。

按翟莉目前的成绩来看，她进北院是绰绰有余，容金珍却恰恰相反。为了让金珍的排名能够靠前一点，安能私底下找到翟莉，希望她能在第二天的记忆力考核中考差一点。翟莉要求安能给她回一封信来交换，安能一口答应。翟莉也遵守承诺，在考核中故意发挥失常。可是，火眼金睛的雷婷看穿了安能和翟莉的把戏。她拿着翟莉的试卷质问翟莉，一语双关地提醒她，作为一个隐蔽战线的优秀战士，最应该具备的素质就是牺牲一切，包括自己的感情。考核排名已经出来，金珍毫无疑问还是最后一名。如果他想进入北院，只剩下一个办法，就是在综合考核中拿到好成绩。考核的前一天晚上，金珍捧着自己一个盆子的红裤衩到洗手池边洗衣服，碰到正在洗衣服的严实，他友善地和她打招呼。严实不知道金珍要洗的是裤衩，提出帮他洗衣服。金珍兴奋地把红裤衩留下，自己回了宿舍。　　结果，严实发现金珍让自己洗的是裤衩以后，居然委屈地哭了起来，认为金珍是故意在羞辱自己。翟莉无意中得知了这件事，端着盆子就去宿舍楼下把金珍喊了下来。在众目睽睽之下，翟莉把那堆红裤衩丢到了金珍的脸上，狠狠地羞辱了他。众人的喧闹声引来了安能，他严肃地要求翟莉向金珍道歉。翟莉虽然倔强，但还是听了安能的话。事后，安能主动向翟莉解释了红裤衩的由来，希望她能理解一下金珍的自尊心。综合考核如期到来，郑当外出，安能也被雷婷找借口派去了宁州，雷婷担任了考核的主教练。七个学员被分为蓝队和黄队，金珍、翟莉、赵棋荣和潘森为黄队，韩冰、严实和孟小云为蓝队，棋荣和韩冰分别担任黄队和蓝队的队长。他们这次的任务，就是在二十四小时内，穿过青城山区，到达地图上的指定区域，先到达的一方获胜，全队得到五十分，后到的一方，每晚到半个小时，递减十分，超过二十四小时，以零分计算。棋荣和韩冰带领着自己的队伍向山内出发，可是，他们七个人刚刚进入丛林，就遭到了不明人士的暗袭。对方用的是实弹，而金珍等人持有的是演习专用的教练弹，根本不足以与之抗衡。擅长丛林作战的韩冰吩咐大家先分散开，这时候他们才发现，对方的人手出奇地多。翟莉和棋荣虽然接连击中了几个敌人，但在救被攻击的金珍时还是失手了，三个人最先被迷昏。拥有顺风耳的孟小云虽然准确地判断出了敌人的位置，但是双拳难敌四手，同样被俘虏。接下来，勇敢搭救严实的潘森，与严实一起被带走，与此同时，身手了得的韩冰也无可避免。翟莉、棋荣和金珍一起被关在了一座废弃的仓库内。棋荣清醒后，发现翟莉已经先一步苏醒。根据翟莉的判断，他们现在正处于训练营向西一百二十公里的黄云境内，车程大约三个小时。棋荣喊醒了金珍，金珍最关心的事情是他忘了把遗书放进密箱里。这话虽然听着很无稽，但棋荣和翟莉却又都知道，他们确实有可能无法活着回去了。