江河之上耿念（袁文康饰）和罗远（高伟光饰）两位法官因一起农民状告化工企业排污的环保案件而相聚，并通过此案认识了公益律师夏未冬（陈数 饰），三人通力合作，在环保案件的审理中进行了一次有益的探索。极天公司倾倒废碱液，造成大江市全城断水。案件审理中，耿念、罗远引入了人民陪审员，让案件得到了妥当处理。因为表现出色，耿念、罗远进入市环境资源审判庭工作。金盟水务公司往长江偷排污水，众人排除干扰，不仅惩治了污染责任人，开出了巨额罚单，还开创性地判定让企业承担环境修复责任。友成渔业使用绝户网工具在长江大肆捕捞，破坏了水域生态，耿念率众顶住该公司背后黑恶势力的阻挠，最终做出了公正审判。为推动长江流域生态保护和修复，耿念等人一直在探索前行着。
1、“小老大”的扮演者杜淳因为劳累过度，连续高烧，结果到了医院一挂号，挂的就是51号。杜淳表示自己与《51号兵站》太有缘了，看了这个号码感觉自己这病真就好了一半。
2、为了追求最佳效果，剧中上海老店、百乐门等场景导演楼健都坚持要实景拍摄，再现了那段上海滩的峥嵘岁月。
3、为了增进剧情气氛，导演楼健给桑叶红设计了养波斯猫的生活细节。剧组特意租借了一只白色波斯猫。可因为对环境的不适应，小猫到了剧组就不吃东西不理人，只有桑叶红喂它，它才会吃饭。导演楼健笑称这小白猫是剧组最入戏的演员。
4、在剧组里，有位开道具车的老师傅是当年电影《51号兵站》剧组的司机，剧组人员笑称他是51号兵站的“老站员”。
5、剧中戴晓旭扮演的朱三杀人如麻，但“三爷”一下戏，手中的勃克枪就变成了小提琴。拍戏时，戴晓旭一到周末就会从外景地打车到上海市区，站在地铁口为来往的行人演奏小提琴。
6、饰演“大特务”刘阿大的马捷生活中好交朋友，他的茶叶和零食都是给全组人准备的，剧组每天收工回宾馆几乎都会有一群人到他的房间里品茶论道，于是演员常蓝天干脆给马捷的房间题字：“刘阿大茶庄”，和剧中的“春玉轩茶楼”遥相对应。
7、拍摄剧中一场戏时，马捷把当时特务“纸老虎”的形象发挥的淋漓尽致，幽默风趣的表演把现场所有的工作人员逗得哈哈大笑，本应极其严肃的场面在他的“搅和”下几乎无法拍摄下去，其他的演员都是强忍着大笑才把剩下的戏份拍完。
8、为了演绎出日本军官的另类，演员张秋歌在自己形象的设计上也是独具匠心，还未到组前就让化妆师给他做了一个头套要把自己的眼睛给“吊”起来，修改了好几次，除此之外，他还特地为自己配了一副蓝色的隐形眼镜。
