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20世纪80年代末的纽约，只身来美国格林大学留学的赵小青一下飞机就兴奋万分。可负责接机的赵十一刚把她带出机场就索要100美金的服务费。赵小青是拿了全额奖学金才来留学的，身上只带了80美金零钱，无奈之下她只好先借了赵十一200美金，两人一起坐着出租车去往学校。
因为赵小青的飞机到得早，赵十一中途便好心地带赵小青去了帝国大厦游览，却不小心把人给弄丢了，遍寻不到小青的赵十一只得背着赵小青的背包一个人回到了学校。肖战等同学听闻消息后立刻着手开始四处找人。
正当大家因为找不到赵小青而焦急万分时，孤身一人的赵小青灵机一动求助于美国警察，被警车送回了学校，一场虚惊终于得以圆满解决。肖战作为赵小青中科大的学长，对她表示了热烈欢迎。
分配给赵小青的导师玛丽安教授是学校出了名的黑女巫，虽然学术水平很高但脾气特别大，小青顿时有些打怵，在同学的陪伴下才战战兢兢地进了玛丽安教授的办公室。玛丽安教授虽然听闻赵小青15岁便被中科大的少年班录取，而且是系主任史密斯先生在中国考察时亲自相中的天才，不过对学术一向严苛的玛丽安教授还是严厉地指责了赵小青论文中的数据来源非常复杂，而且未经证实就写进了论文里，对她不认真对待科研的态度大发雷霆。
面对玛丽安教授的怒火，赵小青并未退缩。她看到玛丽安教授办公室里碰巧有自己引用数据的杂志，便在同学的帮助下与玛丽安教授一一进行了当场核对，以证实自己的数据来源准确无误，同时对玛丽安教授罔顾事实对自己存在偏见的做法当场提出了质疑。玛丽安教授直接被她气的犯了心脏病，被送进了医院。
赵小青刚到学校就因此“成名”，面临着无法继续学业的危机。赵十一及时向赵小青伸出援手，指点他去找肖战想办法。肖战知道自己的导师和玛丽安教授交情不错，一方面请自己的导师出马帮忙说情，一边让赵小青去向玛丽安教授道歉，缓和双方关系。赵小青听话的带着自己抓的中草药送去了医院。
玛丽安教授却因为中草药里面含有几十种不明成分，质疑赵小青要借机报复和陷害自己，不想再担任赵小青的导师。而赵小青虽然是好意，却因为无法按照玛丽安教授的要求写出这些中草药的化学分子式，一时无从辩解。
肖战为了帮助小青，让她为膝盖有伤的系主任史密斯教授现场针灸，以证实中医绝非伪科学。经过治疗后，史密斯教授膝盖的疼痛确实减轻了很多，现场的教授都叹为观止。虽然小青解释不出针灸为何能与止痛药起到相同的效果，但她坦承这正是自己来美国学习生物化学的原因，她想找出其中的奥秘，发掘中国中医药的价值。经过教授们的现场投票，小青终于能够留下来继续学习了。
一场危机圆满化解，小青一块石头终于落了地。在肖战的介绍下，小青还结识了一帮志同道合的留学生，大家都是怀揣着各自的梦想来到美国的。但赵小青想研究的中国中医药在美国属于冷门，这条路并不好走，肖战同时鼓励她要备加努力地前行。