20世紀80年代，一個立下戰功的軍人吳××接到國家指派的神秘任務：化名曹滄，參與一個中美合作的物理實驗。這個實驗的目的是嘗試進入另外一個空間——異海。隨著中美聯合實驗在詭秘異海的展開，一系列離奇驚險的狀況不斷發生，蘇聯也派遣了核潛艇尾隨中美聯合科考隊進入了異海。
三個國家的科考人員，面對詭異的異海，不得不選擇合作，卻又各懷心事，暗中謀取自己國家的最大利益。當這些科考人員漸漸產生友誼，準備共同完成實驗的時候，他們發現，異海已經有人先行一步。
更多神秘事件的謎團慢慢浮出水面：末日黎明計劃、羅布泊實驗、彭加木失蹤事件、大西洲和平行世界異海的關系、人類的真正“祖先”……
原來，從異海回到現實的世界才是實驗成功的關鍵，但異海的先遣人員決定留在異海，不把異海交給現實社會。
曹滄面臨一個選擇，是忠於人類的文明延續，還是忠於自己的國家？