《屋顶上的绿宝石》讲述了周念中（霍建华饰）与聂凯（胡宇崴饰）的故事。两人从小一同长大，虽没有血缘关系，感情却胜过亲兄弟。莫家琦（孙俪饰）的出现，让这段深厚的兄弟情渐渐变得复杂。家琦的父亲临终前，分别留给妻子和女儿一条绿宝石项链。情窦初开的家琦爱上了念中，原本打算在二十四节气中的白露这天，借项链向他表白，却因为念中顾及与聂凯的兄弟情而选择逃避。经历了一场波折后，念中终于为当初的退缩感到后悔，决心向家琦吐露心意，却已错过时机，亲眼看到聂凯向家琦表达爱慕。心灰意冷的念中接受了碧云的建议，前往海外留学。在英国，他因出手搭救刁蛮任性的凌佩妤（姚采颖饰）而被她收留。随着时间流逝，佩妤逐渐对念中产生好感，但念中始终无法放下远在海南的家琦。
