21世纪的未来世界，有关当局多年来一直进行秘密研究，终于制成全世界第一部时空穿梭机。特种部队精英项少龙(古天乐饰)，机智过人，身手不凡，千挑万选之下，他被选中成为首位穿梭时空的实验者。
项少龙准备展开他的划时代的旅程，回到2000多年前战国时代的中国，秦王嬴政登基那年的咸阳城。谁知时空穿梭机在运行当中突然发生故障，项少龙被送到秦王嬴政登基前一年的赵国邯郸。项少龙孤身流落邯郸，为了可以回到未来，他决定不顾一切找到嬴政，助其建立一番伟大功业。当时，嬴政(林峰饰)尚未继位，仍在赵邯郸生活。
项少龙千辛万苦，前往赵邯郸寻找嬴政，途中相助赵国“畜牧大王”乌氏家将陶方，击退马贼，得到乌氏赏识，更获其女乌廷芳(宣萱饰)之青睐，谁料惹来正极力追求乌廷芳的剑客连晋(江华饰)妒忌。
寻秦记剧照
赵王知悉魏国信陵君得到了鲁国巧匠公鲁班造武器的精密图《鲁公秘录》，为了防止魏国制成厉害武器侵赵.，表面上派项少龙护送三公主赵倩嫁到魏国作储妃，以示赵、魏两国友好，实则命项少龙伺机盗取《鲁公秘录》。项少龙成功盗取《鲁公秘录》逃离魏国，返抵邯郸，因立下大功，备受赵王重用，更令赵穆恨之刺骨。赵穆想方设法，多次想要加害项少龙，没有得逞，反让少龙发现自己一心要找的嬴政，就被赵穆囚禁于其府中，而其母后朱姬更已成为赵穆之禁脔。
项少龙借着乌氏的关系，与秦国吕不韦取得连系，吕不韦为了巩固其势力，命令项少龙设法把朱姬、嬴政母子救回秦国。项少龙千辛万苦，救出朱姬，却从朱姬口中，得悉一直被赵穆所软禁之人根本只是替身，真正的嬴政早已秘密送往一穷人家寄养。
经过项少龙再三查探，却发现真嬴政竟也死于战乱。项少龙面临困境，为了求存，忽发奇想，决以赵倩表弟赵盘冒充嬴政。项少龙在乌氏的协助之下，成功避过赵穆耳目，举家与朱姬、嬴政(赵盘)母子逃出赵邯郸，直奔咸阳。
庄襄王死，由赵盘冒充的嬴政继位，嬴政(赵盘)因未成年(未满21岁)，仍未能正式加冕，使吕不韦得以摄政之名，大权在握，同时开始密谋对付项少龙。少龙眼见嬴政(赵盘)做事越来越处心积虑，行为更是心狠手辣，已非当日的赵盘，心感无奈。他深知兔死狗烹，决定帮助嬴政(赵盘)除去吕不韦和嫪毒后，举家退隐塞外。嬴政(赵盘)为保身世之谜，对顶少龙心生杀机，一时间三方人马勾心斗角，各怀鬼胎，加冕大典形势更为险恶。
