李佩得知郭永懷的死訊，她傷心地痛不欲生，遺憾郭永懷才活了59歲，郭芹在內蒙古聽到父親遇難的消息，她哭得死去活來。郭永懷的公文包里裝了數據資料和珍貴文獻，他和陸舫東死死抱著這個公文包，這些資料才得以保存下來，周恩來看到這些，讓錢三強和錢學森珍惜郭永懷用生命保護下來的資料，盡快完成原子彈的研制。經過專家組和技術人員不懈努力，終于完成原子彈的起爆。

1970年，王進喜帶領工人們開發大慶油田，他不怕苦不怕累，最后犧牲在油田。距離東方紅衛星發射還有121天，可革委會的工作人員把孫家棟和一些科技人員抓走，導致工作無法正常進行，錢學森氣得大發雷霆，他四處奔走，終于把孫家棟暫時解救出來。

孫家棟和錢學森不分晝夜，抓緊一切時間做實驗，直到一切正常，孫家棟再回學習班，1970年4月24日，孫家棟和錢學森一起站在窗前，仔細聆聽著第一顆人造衛星“東方紅”發射的聲音，他們倆激動萬分，蔣英鋼琴演奏“歌唱祖國”的曲子。

王梓被革委會的紅衛兵送回家，逼他把“歌唱祖國”那首歌改得面目全非，王梓堅決不干，他帶著視障學校的孩子們高唱這首歌，被抓去學習班，一塊被抓的還有施光南，他們倆惺惺相惜。

楊振寧要回美國，臨走前他向周恩來申請，才得以見到鄧稼先，楊振寧好奇他消失這么多年在忙什么，懷疑鄧稼先在搞兩彈，可又覺得不可能，這些技術只有美國和蘇聯能做，鄧稼先避而不談，親自送楊振寧離開。就在這時，鄧稼先接到周恩來辦公室的來電，他得到授權，向楊振寧一五一十說明實情，兩彈一星都是中國人自己搞出來的，楊振寧很吃驚。

中國正式成為聯合國，楊振寧看到這一新聞，不禁為鄧稼先感到驕傲。核彈沒有實驗成功，鄧稼先主動去現場勘查，李響要陪他一起去核爆中心，距離核心位置還有幾公里，鄧稼先強行讓李響停車，還把車鑰匙拔下來，鄧稼先冒著飛沙走石和狂風獨自趕往核爆區，突然一陣大風吹來，他站立不穩，被吹下沙丘，鄧稼先探測到核彈完好，用對講機通知部隊進場，可以再次起爆，他因為遭受核輻射呼吸困難。

鄧稼先回家休息，教兩個孩子做數學題，醫院把檢查結果打電話通知許鹿希，她頓時傻眼了。鄧稼先身體受到大量核輻射的侵蝕，他被迫住院治療，可他在病床上依舊堅持工作，許鹿希很心疼，忍不住埋怨他，鄧稼先覺得愧對她和孩子們，答應下輩子再來補償對他們的遺憾。

鄧稼先在醫院住了一年多，病情不見好轉，一個月后，鄧稼先病逝。

1996年，秦子衿和李響帶著兒子一起來祭拜秦品元，中央宣布了暫停核試驗的決定，李響和秦子衿終于等到這一天，兒子拿出錄取通知書，他要接父母的班，繼續航天事業。