《一飞冲天》是一部首次大胆设想和纳入“机器人”概念的电视剧，虽然涉及机器人，剧情却并没有机械战警、时空穿越，而是一部踏踏实实的、温暖喜感的现实题材电视剧，搞笑不断，情感动人。 刘晓洁在剧中一人分饰两个角色，一个是正常的人类而另一个这是机器人。
陆昊（赵顺然 饰）一直希望能够成为一名出色的刑警，于是刚刚大学毕业的他自愿申请进入重案组工作。在重案组，陆昊遇见了身为组长的周远（郭晓东 饰），周远实际上是一个善良的男人，但他不太会表达关心，因此常常和陆昊产生矛盾。 周远和前女友林瑶（赵予熙 饰）分手后，在阴差阳错之中搬到了编剧白小鹿（吴谨言 饰）的家中，两人开始了同居生活。而白小鹿和周远亦有着过节，曾经因为她的大大咧咧，害得周远的卧底行动差点就失败了。在白小鹿家里，陆昊结识了白小鹿的闺蜜袁明清（潘时七 饰），刚正不阿的陆昊让袁明清动了心。
向往成为设计师的叶小爱与逃离家暴的模特庄离离机缘之下结为好友。小爱帮助离离对抗丈夫李晋，离离帮助小爱解开与“小叔”林森的心结。两人在相爱相“杀”中，双双实现梦想，迎来全新的人生。
来自威星的四个外星人与地球人小迪相识，并在相处中互相帮助，共同努力成长，解救地球危机。以幽默风趣的形式，生动地诠释了地球人类谦逊礼让、团结友爱、互帮互助等优秀品质，塑造了地球青年正直、勇敢、善良、乐于助人的积极向上的形象。
剧集用“六度分割”理论串联起三个不同的爱情故事：向言（何蓝逗 饰）和林衡宇（曹煜辰 饰）是“命中注定”，林衡宇是独身主义，却因为向言愿意走进婚礼的殿堂；谈诗诗（梁颂晴 饰）和是然（吴海 饰）是“非你不可”，他们相差六岁，是然努力的目标就是有朝一日和谈诗诗并肩而立；路念（靳阳阳 饰）和蒋旗（王浩歌 饰）是“一见钟情”，他们都善于伪装，蒋旗小心翼翼地靠近只为给路念绝对的安全感。
抗战期间，肩负惊天机密的飞行员保罗·韦恩与机械师董子晨从国统区浙江衢州机场起飞奔赴昆明时，遭遇日军战机拦截的悲壮故事。
故事发生在二十世纪四十年代初。国军密码专家白大怡（许文广 饰）不慎被日军诱捕，在被迫为敌方服务时，他偶然发现日军正在研制一种惨绝人寰的药物，该药给儿童服用后，能阻断儿童大脑神经中枢，变为任人宰割的奴役。良知未泯的白大怡决心用生命做代价揭露日寇的暴行。不久，国共双方均获悉了敌人这一罪恶阴谋，延安方面启用了潜伏在国民党军统局的高级特工林婴婴（梅婷 饰），重庆方面则派出特工金深水（王志飞 饰），先后深入敌穴，以粉碎日军的阴谋。他们在日寇科研心脏，与川岛野夫（霍青 饰）、小野等人展开了你死我活的殊死较量。林婴婴在战斗中成功策反金深水，自己则不幸牺牲......
