《时空来电》主要讲述积案组组长何君（李小冉饰）从职场菜鸟蜕变成飒爽警花，带领以新人刑警顾明哲（王天辰饰）为首的四人破案小组，为寻求积压悬案真相四处奔走，伸张正义的故事。
其中，从事刑警职业20年的何君，在努力查案的同时也一直在寻找失踪许久的刑警曹征（杜淳饰）。然而，生活在2018年的顾明哲和生活在1998年的刑警曹征，却在意外情况下通过一通神秘来电开启了奇妙交流。尔后，两人依靠着一部旧手机，在不同时空里相互提供线索，将一桩桩积压悬案逐个侦破，揭示匿藏于每个案件真相的同时，也引发了案件背后关于人性的思考。他们20年如一日寻求真相的迫切愿望，向观众展现人民警察“有案必破，使命必达”的形象，传递“正义终将战胜邪恶势力，正义不会迟到也永远不会缺席”的正能量。
雷厉风行的大家长乔海云（宋春丽 饰）曾定下规矩，每逢过年所有人必须回家过，一直以来从未有人坏过规矩，直到最老实的第三代李衣锦（马思纯 饰）突然打破传统去了男友家过年，引发家族矛盾。乔海云育有三女，老大孟明玮（徐帆 饰）非亲生，因跛脚自卑所以望女成凤，和女儿李衣锦关系十分紧张，但最终她们体谅了对方的苦衷，终于明白保持适当的距离才是维系母女关系的良方；老二孟菀青（梁静 饰）与学霸女儿陶姝娜（孙千 饰）堪称完美母女，但无话不说的二人却无意中发现了彼此的秘密，重新认识彼此的过程也是重新认识自己，二人最终明白完美的母女关系不是遮掩缺点而是彼此支撑；老三孟以安（李小冉 饰）最像乔海云，强势又独立，不想变成母亲那样的女强人，却机缘巧合与母亲走上同一条路，事业家庭平衡之艰难让她渐渐理解了当年的母亲。孟家祖孙三代女性犹如群岛一般，虽遥遥相望，却相扶、共生。
20世纪初的旧中国，军阀割据民不聊生。湖南青年***积极投身革命运动，在李大钊、陈独秀指引下确立了马克思主义信仰，参与了创建中国***，工友赵语迟一路追随，并与陈独秀门生厉春风成为至交。蒋介石叛变革命，厉春风投入了反动阵营。***发动秋收起义挺进井冈山创立了根据地，赵语迟成长为革命战士。蒋介石连续围剿苏区，***在党内遭受排挤导致第五次反围剿失败，红军被迫长征。长征路上遵义会议确定了***领导地位，挽救了党和红军。日寇侵华，**团结全国各阶层取得抗战胜利。蒋介石发动内战剿共，***指挥解放军三大战役把蒋介石赶到台湾。美帝卷土重来将战火烧到鸭绿江边，***决定中国人民志愿军出兵朝鲜，三年浴血奋战打败美帝，取得了抗美援朝的伟大胜利。中国***领导的新中国真正屹立在东方。
