《刘伯温传奇》以明朝洪武年间为背景，讲述大明国师刘伯温一生的传奇经历。刘伯温博学多才，通晓天文地理，精于易卦，甚至被传能够洞悉过去未来；为官期间，他始终体恤百姓、刚正不阿。然而，太祖宠信奸官、听信谗言，朝中奸臣当道，刘伯温自知继续留在朝廷迟早会遭人陷害，于是决定功成身退，告老还乡。
胡丞相胡惟庸一向与刘伯温不和，趁机向太祖进谗，声称刘伯温既然能够预知天机，必是察觉朝廷气数将尽，才不愿继续辅佐。太祖一怒之下准许刘伯温告老归乡。临行前，刘伯温恳切进言，为太祖剖析兴国安邦之策。太祖念及刘伯温对明朝建立功勋卓著，也感佩他的忠心，特赐可以先斩后奏的天龙宝剑，命他遍行天下、体察民情、为民除害，同时寻找传说中藏有宝藏秘密的伏羲玉八卦。中书省左丞相胡惟庸与太监魏文则暗中派人行刺刘伯温。
刘伯温离京后，护卫丁冲、王凯一路随行。他们屡次识破谋反篡位的阴谋，凭借天龙宝剑惩恶扬善、为民申冤、排忧解难，并严惩奸恶。途中，刘伯温等人还邂逅了丐帮少帮主紫云烟等众多女子，经历了一段段复杂的感情纠葛。全剧共40集，基本上每集讲述一个故事，内容涵盖开国史、断头官银之谜、明教风云、伏羲玉八卦之谜、迎云观疑云、双玉良缘等篇章，取刘伯温一生事迹的精华，展现这位传奇人物的智慧与担当。最终，感情依旧没有结果的三人再次踏上旅途，却各自分道扬镳：刘伯温留下丁冲和王凯保护已经被废黜的太子，自己则归隐山林。
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