21世纪特种部队人员项少龙，不幸和女友分离，丧失了甜蜜的爱情。为了挽回刻骨铭心的爱情和再见一面自己的父母，决定参加时空穿梭研究。时光穿梭的目标是秦朝，是秦始皇赢政登基的那一刻。时光穿梭设备是在西安兵马俑下发现的。发现时光穿梭机的秦俑非常像项少龙。
于是他自认为和自己有缘，就参加了时光穿梭试验。时空穿梭另有一个目的，就是拍下秦始皇嬴政登基的那一历史时刻。但是，时光机回转过程中出错，原本该回到秦国时空的项少龙却被送到了整整比预定计划早了3年的赵国，其实，正常的预定计划只需要回去半个小时，可是，整整早了3年。
这便意味着它要在古代时期等待3年。因为此引出了一段跨时空的传奇故事……项少龙机智过人，身手不凡，只是生性风流、到处留情，偏又害怕被婚姻所带来的责任束缚，不肯轻易作出承诺，令拍拖多年的女友失望之余毅然提出分手。据说这段故事是《寻秦记》吸引女影迷的主要因素。
当然，男性读者对项少龙的幽默也是情有独钟。一部分“黄易迷”和一部分玩过《寻秦记》电脑游戏的小伙子，对江华饰演的连晋、宣萱饰演的乌廷芳、凤菲等角色是爱不释手。
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。
项少龙孤身流落赵国，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，仍在赵国被软禁，过着人质一样的生活。
项少龙千辛万苦，前往赵都邯郸寻找嬴政，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。
魏国信陵君得到了鲁国巧匠公输般制造武器的精密图谙《鲁公秘录》，赵王得知后，为了防止魏国制成厉害武器侵犯赵国。表面上派项少龙护送三公主赵倩(雪儿饰)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》后逃离魏国返回邯郸。因立大功，项少龙备受赵王重用，赵穆为此恨之入骨。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)母子逃出赵国，直奔咸阳。
庄襄王死，由赵盘盲充的嬴政继位，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(越盘)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。
剧中，项少龙本有机会回到现代，但他每一次都放弃了。最后，还在古代生了一个儿子，他就是————项羽。
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