上世纪三十年代，女学生丁洁琼落水被青年苏冠兰救起，两人因共同的科学救国理想萌生爱意，约定携手投身科研。然而，动荡时局与家庭阻隔使他们被迫分离。苏冠兰误以为丁洁琼已遇难，在生活重压下与温柔坚毅的叶玉涵结婚，共度多年。二十余年后，已成为著名科学家的丁洁琼回国参加科研项目，意外出现在苏冠兰面前。此时苏冠兰已是知名教授，家庭和睦，但丁洁琼的突然归来，瞬间打破了往日的平静。两人在旧情与现实责任间痛苦挣扎，苏冠兰对妻子充满愧疚，丁洁琼则独自承受多年思念的煎熬。最终，在个人情感与国家大义的感召下，他们选择将深埋心底的爱化为投身科学事业的动力，坦然面对过往，也真诚祝福彼此。那个跨越时空的“第二次握手”，既是告别，更是超越爱情的家国情怀。