建国初期,只懂科研不懂生活的“傻子”物理学家王怀民留苏归国后不久,妻子就因难产而亡,妇科医生杨佳蓉主动承担起照顾新生儿的责任。1958年二机部九所成立后,王怀民与科学家彭雄飞、黄凯华等人加入九所开始了原子弹研发工作。他们在研发过程中渡过了研发条件艰苦、自然灾害、中苏关系破裂等重重危机。同时,军人陶志纲带领着军队在罗布泊无人区中建立起试验基地。解决了设计方案、浓缩铀提炼等难题后,科学家们自主研发的原子弹终在1964年成功引爆。可是王怀民却因为长年艰苦工作和核辐射患上癌症,在生命的最后,王怀民终于明白生活的真谛,与杨佳蓉结为夫妻。。故事发生在十九世纪的法国巴黎,冉阿让(菅原正志 配音)仅仅因为偷窃了一条面包而获得了长达十九年的牢狱之灾。十九年后,冉阿让的刑期终于到头了,然而出狱后却落入了走投无路的境地。善良的主教收留了无家可归的冉阿让,冉阿让却无法抵挡利益的诱惑偷走了主教家的银器。之后主教的所作所为彻底感化了冉阿让,他改名换姓成为了马德兰,走上了崭新的人生之路。
一晃眼多年过去,冉阿让遇见了可怜的将死的妓女芳汀(萩原惠美子 配音),临死前,芳汀将自己年幼的女儿珂赛特(名冢佳织 配音)托付给了冉阿让。之后,一直对冉阿让心存偏见的警长沙威(松山鹰志 配音)再度出现在了冉阿让的面前,发誓一定要让冉阿让再度回到铁窗之后。。