郭鐵林問程嘉樹對于GCD的了解，但目前程嘉樹的認識不夠透徹，因而郭鐵林說等他真正了解之后，再來找自己。郭鐵林讓他繼續留在群社工作，就當是對他的考察，而今天兩人的談話，不能讓第三個人知道。程嘉樹給畢云霄寫信，對近期學校發生的事一筆帶過，更多的是講述他和趙忠堯一起設計的粒子加速器，并盼望畢云霄能早日凱旋。林華珺去看望阿美，阿姨看到文頡不在，便讓她進去了。林華珺苦口婆心，勸說阿美離開文頡，振作起來。阿美聽完她的話，臉上盡顯掙扎和苦痛之色。
扶生的父親回到騰沖，動員鄉親們給聯大的師生捐錢捐糧。雖然大家都過得很苦，但他們還是咬咬牙捐了一些。扶生父親很欣慰，但他要帶著這些東西趕去昆明。這一路山高路遠，身上還帶這么多東西，其艱苦困難可想而知。附中的放榜日到了，雙喜很緊張，不敢去看錄取名單。丁小五的姑父顏叔裝模作樣給程嘉樹他們帶來吃的，大家現在還不知道他的真實身份。程嘉樹去看錄取名單，去年雙喜沒考上，但今年他終于努力考上了，不過程嘉樹存心戲弄，故意裝出一副沒在榜看到雙喜名字的樣子。
雙喜很沮喪，林華珺讓他叫自己老師，程嘉樹也露出笑容，雙喜登時明白自己被程嘉樹捉弄，他并不生氣，更多是考上了附中的喜悅。時間過得很快，林華珺畢業后要去附中當老師，而程嘉樹要繼續留在聯大攻讀研究生。顏叔通過電臺給日軍傳信，次日日軍出動飛機。程嘉樹正和趙忠堯討論，趙忠堯說這一點點的鐳，就是中國核物理發展的種子，只要種子在，中國的核物理，乃至高能物理，包括程嘉樹設計的粒子加速器，都只是時間的問題。就在此時，日軍的飛機發起空襲，師生躲往后山。
日軍的飛機卻像是會鎖定似的，徑直朝他們這個方向投下炸彈。顏叔在程嘉樹他們藏著儀器的地方放了鏡片，程嘉樹放好儀器后出去救人，救了丁小五，顏叔趁機進入土堆里偷走鐳。程嘉樹出來，到處都沒見可疑的人，他靜下來仔細回想，想起自己曾在后山看到過顏叔的身影。程嘉樹產生懷疑，去了裁縫店向丁小五問起他姑父的事。顏叔剛回來，在門口就聽到了程嘉樹和丁小五的對話，心知程嘉樹對自己產生懷疑。程嘉樹借口要幫顏叔一起做菜，顏叔從背后偷襲他，兩人扭打在一塊兒。
顏叔不敵程嘉樹，便演戲示弱，他借機拿到抽屜里的槍，要對程嘉樹扣動扳機，丁小五幫程嘉樹擋了一槍。而后，程嘉樹打暈了顏叔。槍聲引來警察，程嘉樹被抓到警察局訊問，文頡借機栽贓程嘉樹是日本特務。黨組織聯合多方力量，將他營救出來，程嘉樹把找回的鐳交給黨組織。很快，郭鐵林把程嘉樹交給聯絡員，讓他離開這里。文頡和警方數次逼問林華珺，她均表示自己不知道程嘉樹的去向。鄭天挺出面，他聲稱學校已經對程嘉樹進行開除學籍處理。文頡走后，鄭天挺希望林華珺能理解學校的這個做法。
程嘉樹現在和裴遠之待在一起，他看了裴遠之給自己看的報紙，得知自己已經被學校開除。裴遠之說，學校這樣做，一方面給了警察局一個說法，另一方面也保護了林華珺等人。程嘉樹可以接受這個結果，只是有點突然。程嘉樹想留在裴遠之這里，但裴遠之說這里不安全，警察和三青團還在緝捕他。程嘉樹又說自己想去延安，不過裴遠之不認為延安是他最佳的選擇去向，而是說程嘉樹的最佳選擇是出國留學深造。程嘉樹在物理上的天賦有目共睹，國家的建設和崛起也需要他這樣的人才。
程嘉樹接受了裴遠之的建議，但他想在離開之前和林華珺見一面。裴遠之表示程嘉樹需要立刻離開云南，為了以防萬一，不宜和林華珺見面。程嘉樹在出國之前，最后見到的一個熟悉的人是裴遠之，裴遠之改名成方遠，留在這里教書。程嘉樹叫了他一聲姐夫，裴遠之很欣慰。程家人也得知嘉樹被開除學籍的消息，為了不讓程道襄擔心，程母和程嘉文決定先不告訴程道襄，等有時間他再專程去云南找嘉樹問發生了什么事。就在此時，嘉樹的電報被送來，他們得知嘉樹今晚要回來給父親祝壽。
松田和日軍闖入程家，稱程嘉樹殺了他的人。松田推測嘉樹一定會回來給程道襄祝壽，所以松田要在這里守株待兔。程道襄起身，他雖重病纏身，但氣節仍在，幾句話說得松田很生氣。程道襄想聽曲，程嘉文去放曲子，故意放了一首《十面埋伏》。程嘉樹拎著祝壽的東西回到院子附近，聽到曲子后頓住了腳步。小時候他闖了禍，父親在家中等他回來訓斥時，程嘉文就會放這首曲子提醒他。聞言，與嘉樹同行之人先一步去查看情況，看到滿院子的日軍，他立刻回來通知，嘉樹連家人的面都沒見上。
嘉樹把東西留在院子外，在隱蔽之處朝著家的方向，一跪三拜。程道襄闔眼，徹底猝然離世。程嘉文看到東西，心里明白弟弟回來過。那一天深夜，他離開北平，離開家人，前往美國麻省理工學院，得知他曾就讀于西南聯大，還有趙忠堯的推薦信，校方毫不猶豫地錄取了他。在麻省理工學院就讀期間，他偶爾會給林華珺寫信，兩人的感情并不會因為距離而變淡。穆旦、畢云霄都在前線，穆旦是戰場詩人，畢云霄當了軍械師，人稱炮瘋子。葉潤青去找畢云霄，從護士口中得知他住在四號病房。
畢云霄在戰場上失去了右下肢，潤青什么話都說不出來。段扶生的父親經過長途跋涉，終于抵達西南聯大校園。這一路之辛苦，不言而喻，但一分錢沒丟，一粒米沒丟。鄭天挺代表聯大師生，鄭重向扶生的父親鞠躬感謝。扶生和鄭天挺提出轉入物理系，他想像畢云霄一樣，當一個軍械師，為抗戰出一份力。護士告訴潤青，畢云霄受了很嚴重的心理創傷，簡而言之就是他不想活了，潤青去開導勸說他。
潤青的真心話，讓畢云霄有所動容，他答應去當教書育人的老師。在潤青和林華珺的幫忙下，附中給畢云霄發了聘書，潤青亦決定盡快從航校退役，回到學校完成未完的學業，然后一心一意照顧畢云霄。林華珺露出擔憂，但潤青說她這么做不是因為同情畢云霄，她已經想清楚了。可潤青回到病房，卻發現畢云霄已經悄悄離開。他覺得潤青愛的是英勇抗戰的羅恒，是奮勇殺敵的炮瘋子，而不是一個沒了腿的畢云霄。潤青很難過，覺得畢云霄是個傻子，但她沒有因此氣餒，心中更加堅定要找到他。
1945年8月15日，在中國軍民經歷了數年浴血奮戰之后，日軍走向窮途末路，日本宣布無條件投降。人民歡歌載舞，潤青寫了信，希望天上的潤名和羅恒能聽到這個好消息。聞一多和李先生留了很久的胡須，終于等到了抗戰勝利，他們去理發店剃須慶祝。晚上的聯大上空煙火彌漫，校內舉辦了篝火晚會，師生們都去慶祝。梅貽琦沒去參加，夫人韓詠華過來跟他聊天。梅貽琦想在校園內建一座碑，把那些曾是聯大學生的抗戰勇士名字寫在上面，他們是西南聯大的驕傲，也是他的驕傲。
半個月前，聯大的繆弘在桂林戰死了。梅貽琦記得他，也記得他寫的詩。嘉樹給林華珺寫來信件，阿美興奮地給林華珺和雙喜讀信，兩人打趣林華珺，后者露出羞赧的神色。文頡成為國民黨的走狗，當了一個行動隊長，周宏章告訴文頡，程嘉樹將在下個月底回國。國共談判只是一個借口，國民黨決定清剿G黨。周宏章把抓捕程嘉樹的任務交給文頡。阿美在家中誦讀宣言，文頡回來撕掉她手中的宣言稿紙。阿美要求與他離婚，文頡不同意，只要她一日是沙瑪阿旺的妹妹，他就不會離婚。
抗戰結束后不久，國民黨反動派挑起內戰，將槍口對準GCD人。昆明愛國師生在昆明的街頭集會，反對內戰，呼吁和平。有中統特務查宗藩假裝成老百姓，顛倒黑白，很快就被人揭穿特務的身份，灰溜溜逃走。師生們的呼聲越高，國民黨就越心虛，只能通過開槍來示威鎮壓。裴遠之回到昆明，和郭鐵林見面，同時也見到了一別八年的雷正等人。雷正將昆明學校的罷課情況告訴裴遠之，得知國民黨反動派公然在街上毆打學生，裴遠之十分憤慨。嘉樹即將回來，眾人很擔心他的安全。
林華珺、阿美和雙喜在車站等程嘉樹，文頡也帶人在暗處候著。在林華珺和雙喜接走程嘉樹后不久，文頡帶人趕到，幸虧裴遠之先一步帶他們躲起來。隨后，裴遠之帶嘉樹離開，文頡撲了個空，怒而打手下人的耳光。嘉樹急著回學校任教，是要研究原子彈，可現在昆明的局勢危險，裴遠之和郭鐵林都說他先不要著急回聯大。一幫特務拿槍帶棒闖進聯大學校，毆打聯大的學生，裴遠之和郭鐵林趕去處理，讓嘉樹待在這里，不要沖動。