A novela Nos Tempos do Imperador é ambientada no Rio de Janeiro de 1856 e é uma continuação de Novo Mundo (2017). A trama de Alessandro Marson e Thereza Falcão gira em torno da história do Brasil, que ainda procura uma identidade própria sob o comando de dom Pedro 2° (Selton Mello).

O imperador é casado com Teresa Cristina (Leticia Sabatella) por motivos políticos. Entretanto, aprendeu com a mulher os valores da família e da lealdade. O casal tem com duas filhas: Isabel (Any Maia/Giulia Gayoso) e Leopoldina (Melissa Nóbrega/Bruna Griphao).

Na intenção de prepará-las para assumirem suas responsabilidades como membros da família real, Pedro convida Luísa (Mariana Ximenes) para ser tutora das meninas.

A condessa de Barral é uma mulher moderna, educada na Europa e articulada. Casada com Eugênio (Thierry Tremouroux) e mãe de Dominique (Thor Becker), ela domina diversos assuntos e é determinada, o que encanta o monarca e causa uma verdadeira reviravolta em sua vida pessoal. Apesar de ambos serem casados, nada impede o amor avassalador que sentem um pelo outro. 

Paralelamente, o folhetim também aborda questões como o machismo e a escravidão. Pilar (Gabriela Medvedovski) é filha do coronel Eudoro (José Dumont) e foi prometida em casamento para Tonico (Alexandre Nero), um homem que não conhece ou ama. Estudiosa, a jovem tem o sonho de se tornar médica e foge de casa, deixando o pai e a irmã, Dolores (Julia Freitas/Daphne Bozaski), para trás. 

No caminho, Pilar cruza com Jorge/Samuel (Michel Gomes), um escravo corajoso e honesto que acredita na integração entre brancos e negros e luta para ser alforriado. No contexto histórico apresentado, a única opção que vê é fugir. O encontro muda a vida dos dois para sempre. O casal passa a lutar por seus sonhos: ela, para ser médica, e ele, para mudar a sociedade.

Por ser uma sequência, o enredo resgata cinco personagens de Novo Mundo: Quinzinho (Augusto Madeira) e Vitória (Maria Clara Gueiros), que eram bebês na novela exibida em 2017; Lurdes (Lu Grimaldi), uma criada antiga do palácio que acompanhou o crescimento de dom Pedro 2° de perto; e o casal Germana (Vivianne Pasmanter) e Licurgo (Guilherme Piva), destaques cômicos de Novo Mundo.

No elenco estão ainda Roberta Rodrigues, Roberto Bomfim, Ernani Moraes, Dani Barros e Jackson Antunes.