1955年，面對日益嚴(yán)峻的國際勢，我國在美蘇國的留學(xué)生和科家們懷抱著報國想紛紛回國，其包括美國康奈爾學(xué)教授，著名物學(xué)家鐘培林。王民和何吟薇夫婦黃凱華等理論物學(xué)博士作為留學(xué)中的學(xué)術(shù)領(lǐng)軍人，也從蘇聯(lián)回國投入國家科技建中來。特務(wù)們在京前門火車站設(shè)，計劃炸死回國科學(xué)家們，被來療養(yǎng)的軍人陶志及時發(fā)現(xiàn)，保護大批留學(xué)生們，外卻導(dǎo)致何吟薇產(chǎn)死亡，留下孩托付給幫她接生護士楊佳蓉 王懷民不舍妻子離世他決定加倍努力帶著妻子的理想與祖國建設(shè)。孩振理也就由楊佳照顧。 1958年，二機部九所立。鐘培林、王民、黃凱華還有工大的年輕教授炸藥學(xué)家、空氣力學(xué)家彭雄飛等學(xué)家們來到九所志綱也被調(diào)入九，給科學(xué)家們做障工作。科學(xué)家知道自己將參與發(fā)新中國第一枚子彈，情緒高漲鐘培林的女兒鐘也回國加入了九，彭雄飛對鐘心生愛慕，但鐘心對不冷不熱的王民青眼有加。只陶志綱這個大老對鐘心這個“資階級小姐”處處不順眼。 蘇聯(lián)派來專家團隊為九提供幫助，但關(guān)原子彈的相關(guān)資卻吝于透漏，甚連答應(yīng)好的模型無法兌現(xiàn)。眼看硏發(fā)的進展緩慢王懷民為首的科家們悄悄成立了主研發(fā)小組。蘇專家將原子彈試地點選定在敦煌在那里只能試爆小當(dāng)量的原子彈根本無法滿足中的需求。面對蘇專家對中國核武事業(yè)的有意壓制中蘇科學(xué)家之間關(guān)系惡化。 1959年6月。蘇聯(lián)單方面撕毀與中的原子彈合作協(xié)，專家團撤走并毀了所有無法帶的資料。情況的變讓九所的一些志們開始動搖，不久就傳來國家定自主研發(fā)原子的消息，這讓科家們深受鼓舞。力更生之路是艱的，第一個難題是確定理論設(shè)計案。王懷民主張“內(nèi)爆式”方案穎卻充滿未知，凱華主張的“槍式”方案有其他家的成功先例在獲得了包括彭雄在內(nèi)的更多科學(xué)的支持。鐘培林讓兩個小組同時開研究，公平競。結(jié)果彭雄飛在鍵時刻“反水”轉(zhuǎn)而支持王懷民方案，使王懷民方案被最終敲定雖然自已的方案有被采用，但黃華仍然坦然接受而與書店美女店江水寧的邂逅，讓他陷入對美好情的向往。爆轟驗成功后，九所志們開始整體向海221基地搬遷。 正是三年自然災(zāi)害最嚴(yán)酷的時，科學(xué)家們克服重困難堅持研究期間有人離去，有同志犧牲。楊蓉早已加入這一圣的隊伍，為了究基地水質(zhì)問題給科學(xué)家們提供以飲用的水源而倒。王懷民悉心料，兩人互生情。 研究工作的困難在高層國語發(fā)了論，有人建議停研發(fā)核武器把資留下來建設(shè)國計生，中央派方明軍帶調(diào)查團抵達(dá)221廠進行可行性調(diào)查?；氐乃?科學(xué)家們?nèi)勘?動起來，大家從個方面努力，向軍證明可以把原彈搞出來。可是些自發(fā)的證明大適得其反，再加調(diào)查團中一向看懷民們不順眼的向軍從中作梗，況更是變得亂七糟。但同志們的力都被將軍看在里，終于，原子的研發(fā)可以繼續(xù)去。楊佳蓉因有個在臺灣的叔叔被調(diào)查，為不牽愛人有意疏遠(yuǎn)了懷民，這令王懷感到費解。而鐘與陶志綱這對歡冤家，卻發(fā)展出不一樣的情意?