少年侯德榜在福建閩侯縣度過童年時期，以半耕半讀的方式勤奮求學，因刻苦鉆研被鄉鄰譽為“掛車攻讀”。在祖父支持下進入十三姑創辦的洋學堂，首次接觸西方科學文化。目睹列強以鴉片荼毒國人身心，他與伙伴劉望利、小雙及嚴大仙等人聯手揭露洋商販賣鴉片的罪行，并通過多方查訪掌握治療瘧疾的關鍵藥方。在多次抗爭中，侯德榜目睹同胞因科技落后而受欺凌的慘狀，逐漸確立以科學強國的理想。他帶領同伴突破技術封鎖研制藥品的過程，成為其投身化學工業救國道路的起點。影片通過數次關鍵事件展現少年侯德榜如何在家鄉民眾見證下完成從求知者到科技救國實踐者的蛻變，最終踏上赴外留學鉆研化工的征程。