1937年，日本帝国主义的铁蹄蹂躏中原，巍巍古都南京沦陷，数万军民被丧失人性的侵略者残忍杀害。尸横遍野，血流成河，当年繁华的南京城已经成为令人不忍卒睹的人间地狱。侵略者无视国际条约，对西方国家划定的安全区也垂涎三尺。在市中央，置身于炮火硝烟之中的圣马德伦教堂巍峨耸立，竭尽全力庇护来此避难的人们。神父不愿离去，法比（张嘉译 饰）硬撑着留下来陪伴。生活在最底层的玉墨（宋佳 饰）、春池（高叶 饰）、豆蔻（张可佳 饰）等人辗转来到教堂，可即便落难如斯仍不免遭受其他同胞的蔑视和嘲讽。
当二战行将结束之际，核爆的阴云笼罩在广岛和长崎的上空。科技的发展对我们所处世界的安全所造成的影响是显而易见的。美国差一点就在核竞赛中失利，它也不会一直有如此的好运。在阿尔伯特·爱因斯坦和一群值得信任的顾问的建议下，亨利·S·杜鲁门总统批准一项绝密计划，即在太平洋西北部偏远的地区设立一个住宅区，用以保护和照料全美最珍贵的人力资源。在那里居住的将是全国最伟大的思想家、致力开创科学新纪元的天才科学家。在这里他们将受到最悉心的照料、获得最佳的科研环境。最顶尖的建筑师和规划师们被召集到一起，来打造一个适宜这些超级天才居住的社区。这里能为他们的孩子提供最好的教育，为他们提供最好的医疗服务，最好的生活福利设施以及生活质量。建设中的小镇堪与美国任何一个田园风光优美的小镇相媲美。他们之间只有一个区别：即这个小镇不会出现在任何地图上。甚至在五角大楼也被列为“最高机密”。
