《美丽的秘密》将以多线叙事线索，刻画一段为爱追梦、为爱救赎、为爱坚守的精彩故事：剧中“丑小鸭”逆转为“明日之星”可谓励志热血，“养育之恩”与“血脉亲情”之间的混乱纠葛看点十足，以及在非亲姐妹、情场劲敌与事业对手”中上演爱情抉择，都堪称《美丽的秘密》必然火爆荧屏的“致胜法宝”。《美丽的秘密》坚持偶像剧的品质创作，同时也力求突破传统风格，力求在故事内容、节奏把握中，传递出更加时尚、更加都市的生活化气息，饱有浪漫爱情的氛围，更带给观众真实的亲近感，为观众带来全面升级、与时俱进的都市偶像剧
老北京的杨家三姐妹，早年在时代大潮的推动下分布在祖国各地，她们在当地扎根、结婚、生子，不同环境下成长起来的新一代也各自经历着不同的悲喜人生。向往闯荡世界的钱小样（王珞丹 饰）不顾妈妈阻拦毅然踏上北去的列车，并暂住姥姥家。她顶住母亲的压力，决定在这个陌生的故乡打出自己的一片天空；表姐赵青楚（赵子琪 饰）此前离开上海在北京求学，如愿进入一家律师事务所的她面临着来自职场、爱情、家人乃至社会多方的挑战。在英国求学的李霹雳（林园 饰）为给姥爷奔丧回到北京，却不知父母已经悄悄离婚。当得知真相后，她试图阻止父亲的婚事。 三个女孩，以自己的方式回应着这个多姿多彩的世界，掷地有声……
1945年，日本战败。延绵八年的战争令中日两国人民都遭受了巨大的创伤。在中国东北，一个聚集着日本人的村落，当得知战败的消息后，村民集体自杀，美丽的日本女孩多鹤（孙俪 饰）是这场劫难的唯一幸存者。几经辗转，九死一生的多鹤来到平安镇张石匠（杜源 饰）的家中。张家在抗战期间倍受挫折，大儿子被日本并杀害，二儿媳朱小环（闫学晶 饰）更因迫害失去生育能力。多鹤的到来在张家引发巨大的风波和矛盾。随着与张家的了解不断加深，多鹤感念他们对自己的照顾，也深深同情小环的遭遇，于是情愿为张石匠的次子张俭（姜武 饰）生养子女，一个特别的家庭，就在那特别的年代组成了…… 本片根据严歌苓同名小说改编。
1955年，国际局势风云变幻，新中国的建设迫在眉睫，身处他乡的中国知识分子中掀起了一股归国热潮。留美物理学教授钟培林，留苏深造的王怀民、何吟薇夫妇和黄凯华等物理人才克服重重阻力，辗转踏上报国之路。1958年中国的第一个核武器研究机构A所成立，王怀民与战争英雄陶志纲、护士杨佳蓉以及彭雄飞、黄凯华、钟心等科学家一同加入A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、自然灾害等重重危机。终于在1964年10月16日成功试爆了中国首颗原子弹。大家欢腾雀跃，又一鼓作气地投入到氢弹和两弹结合的研究中去，不久，这两项伟大的事业也相继取得了胜利。王怀民和杨佳蓉，陶志纲和钟心也终于在同一天迈入了婚姻的殿堂。1978年，科学的春天终于到来，王怀民却因积劳成疾将不久于世。医院里，他用尽力气，在民用核电报告的扉页上写下了他们几个人的名字。
一场意外让公主李静（颖儿 饰）结识了名为王英（刘恺威 饰）的男子，随着时间的推移，李静渐渐对王英情愫暗生。因为误伤李静，王英被打入大牢，李静苦苦哀求之下，王英才免于一死，被发配边疆。 狐妖小唯（白冰 饰）因为违反了妖典律法而被关入了寒冰地狱，然而，她却心心念念着曾经的恋人。一番寻找之后，小唯发现王英正是她想要再续前缘的男子，然而，血月月食在即，小唯如果不能找到同源异心，就将魂飞魄散，因此，她不得不吸食血阳，唯此才能够保持人形。小唯创造了和王英相识的机会，随着时间的推移，两人之间渐渐产生了感情，就在此时，李静千里迢迢前来寻找王英，她将王英和小唯之间的亲密全部看在眼里。
女科学家裘佳宁是国内著名医药集团“源计划”实验室的核心研究员，她一心想攻克课题，向科学界证明自己实力的同时更为奠定祖国在生物科学界的权威地位。试验进行到临床阶段，实验室来了一名新晋研究员周小山。周小山的睿智内敛吸引了裘佳宁的注意，而裘佳宁的美丽坚强也搅乱了周小山一向平静的心湖，可周小山的真实身份却是一名掮客，他的到来是要夺走裘佳宁的科研成果。然佳宁格局高远，一心扑在事业上，并受到老一辈科学家的感召，坚决捍卫祖国的科研成果，在这过程中，她对事业的执着和对国家的大义也感染了周小山，最终佳宁和小山一起完成了研究，为国家争光。
白考儿（刘诗诗 饰）是一名电台主播，她曾经有过一段婚姻，但是丈夫不幸去世了。白考儿很久都没能够从丧夫之痛里走出来，直到有一天她邂逅了名叫耿墨池（佟大为 饰）的钢琴家。起初，性格大相径庭的两人之间常常产生矛盾，但随着时间的推移，两人由恨转爱，渐渐产生了真挚的感情。 这段来之不易的感情遭到了白考儿亡夫的哥哥祁树礼（保剑锋 饰）的强烈反对，为了破坏两人之间的关系，祁树礼想出了许多的损招。最终，白考儿和耿墨池在纷纷扰扰之中坚定了选择彼此的信念，可就在这个节骨眼上，耿墨池却被查出患有先天性心脏病，一对苦命鸳鸯这一次要面对的，有可能生离死别。
