焦裕祿病情惡化，因醫(yī)治無(wú)效死亡，年僅42歲，臨死前他還放心不下蘭考治沙防沙的情況。二十萬(wàn)科研人員整整忙了九年的時(shí)間，終于完成了原子彈核心部分，只剩下鈾球最后三刀，鄧稼先親自送全副武裝的技術(shù)工人原公浦進(jìn)入基地車間，秦子衿想進(jìn)去拍攝全過(guò)程，鄧稼先不同意，擔(dān)心輻射導(dǎo)致她不孕不育，秦子衿只好在外面等。

秦子衿苦等了二十分鐘，鄧稼先和原公浦手拉手從實(shí)驗(yàn)室出來(lái)，他們倆終于完成了最后三刀，秦子衿拍下這珍貴的一幕。李響主動(dòng)報(bào)名做第一次核爆安全員的工作，秦子衿也要跟著飛機(jī)去執(zhí)行任務(wù)，他們倆惺惺相惜。

聶榮臻陪周恩來(lái)觀看核爆試驗(yàn)，周恩來(lái)看出他很緊張，聶榮臻深知這次核爆的意義，所有技術(shù)人員整整忙了十年之久，還有三百個(gè)人為之犧牲，他不敢掉以輕心，周恩來(lái)當(dāng)即決定原子彈起爆時(shí)間定在10月16日下午三點(diǎn)，聶榮臻馬上去安排。

錢三強(qiáng)打電話向周恩來(lái)匯報(bào)，鄧稼先母親生命垂危，周恩來(lái)讓他安排最好的醫(yī)生和醫(yī)院進(jìn)行救治，讓許鹿希決定讓不讓鄧稼先回來(lái)看最后一眼。錢三強(qiáng)征求許鹿希的意見(jiàn)，許鹿希也想讓鄧稼先回來(lái)，可是至今還沒(méi)有研究出成果，她替鄧稼先不甘心。

1964年10月16日，今天是原子彈起爆的日子，新疆羅布泊核試驗(yàn)基地空氣中都多了幾分緊張氣氛，張覺(jué)特意讓炊事班準(zhǔn)備了肉包子，可專家和戰(zhàn)士們都吃不下，張覺(jué)親自給郭永懷和鄧稼先送來(lái)包子。正好周恩來(lái)打電話到基地，特意轉(zhuǎn)達(dá)了毛澤東對(duì)大家的問(wèn)候，他們倆在北京關(guān)注著原子彈的起爆情況，預(yù)祝實(shí)驗(yàn)成功，郭永懷和鄧稼先頓時(shí)信心百倍。

下午三點(diǎn)，原子彈成功起爆，李響帶著戰(zhàn)士們?nèi)ズ诵牡貐^(qū)采樣，機(jī)組成員多次申請(qǐng)穿越蘑菇云，成功采集了樣本，經(jīng)過(guò)專家分析，中國(guó)第一枚原子彈成功起爆，在場(chǎng)所有人都?xì)g呼雀躍，鄧稼先和郭永懷激動(dòng)地緊緊擁抱，他們終于可以回家看父母孩子了。

鄧稼先得知母親病重的消息，第一時(shí)間趕回北京，看到人們走上街頭慶祝原子彈研制成功，鄧稼先疾步如飛來(lái)到醫(yī)院。許鹿希看到報(bào)紙上原子彈爆炸新聞，迫不及待拿給婆婆看，婆婆激動(dòng)地老淚縱橫，她不知道鄧稼先六年來(lái)一直在研制原子彈，不停地替鄧稼先可惜，遺憾他沒(méi)有參加原子彈的研制工作。鄧稼先急匆匆趕到醫(yī)院，他緊握母親的雙手，母親已經(jīng)奄奄一息。

許鹿希來(lái)找錢三強(qiáng)，想讓鄧稼先如實(shí)向母親說(shuō)明實(shí)情，了卻老人的心愿，錢三強(qiáng)立刻打電話向周恩來(lái)匯報(bào)，周恩來(lái)特批鄧稼先把這個(gè)秘密說(shuō)出來(lái)，鄧稼先一五一十向母親說(shuō)明實(shí)情，母親含笑九泉。

鄧稼先安葬了母親，許鹿希很委屈，她苦苦懇求鄧稼先說(shuō)明實(shí)情，鄧稼先不能說(shuō)，只是向她深深鞠躬，然后默默關(guān)上家門(mén)離開(kāi)了。李響去醫(yī)院體檢，醫(yī)生從他的尿液和血液中都查出放射元素，秦子衿的身體里也查出少量的放射元素，她約李響來(lái)孔雀河邊詳談。

秦子衿一見(jiàn)面就向李響表明決心，她要在基地干一輩子，擔(dān)心身體里的放射物質(zhì)不能生孩子，她不想耽誤李響，李響當(dāng)即決定和她結(jié)婚，發(fā)誓保護(hù)她一輩子，秦子衿激動(dòng)萬(wàn)分，拿出結(jié)婚申請(qǐng)書(shū)，李響也拿出自己那一份，兩個(gè)人相視一笑。

1967年6月17日，中國(guó)的第一枚氫彈爆炸成功，鄧稼先和郭永懷一起喝酒慶祝，他們都因?yàn)槭茌椛溆绊懹胁煌潭鹊牡舭l(fā)現(xiàn)象，兩個(gè)人惺惺相惜。隨后，鄧稼先去內(nèi)蒙看在那里插隊(duì)的女兒典典，父女倆久別重逢，激動(dòng)之情溢于言表，鄧稼先給典典送來(lái)幾罐肉罐頭，典典擔(dān)心以后吃不到會(huì)更難受，也不想搞特殊化，以免影響父母，讓鄧稼先把罐頭帶回去給媽媽和弟弟，鄧稼先深感欣慰。典典發(fā)誓要像鄧稼先那樣優(yōu)秀，鄧稼先給她拿來(lái)一本英語(yǔ)書(shū)，首先教她學(xué)會(huì)祖國(guó)這個(gè)單詞。陸舫東抓緊一切時(shí)間學(xué)習(xí)英語(yǔ)，結(jié)果不小心把運(yùn)電纜的車側(cè)翻，郭永懷讓?xiě)?zhàn)士們檢查一下電纜，向司令申請(qǐng)讓陸舫東給他當(dāng)助手，陸舫東自然求之不得。

錢學(xué)森求賢若渴，從全國(guó)各地找來(lái)了衛(wèi)星相關(guān)專業(yè)的十八位研究員，孫家棟很開(kāi)心，鼓勵(lì)大家只爭(zhēng)朝夕，再次創(chuàng)造奇跡。郭永懷收到在內(nèi)蒙古插隊(duì)的女兒郭芹的來(lái)信，郭芹要買一雙鞋子，郭永懷就去商場(chǎng)買鞋，可他不知道郭芹的尺碼，就給自己買了一雙翻毛皮鞋。妻子李佩給他準(zhǔn)備了大衣，郭永懷很納悶，李佩不問(wèn)他接下來(lái)去哪里工作，可心里有數(shù)，答應(yīng)會(huì)一直等他回來(lái)，郭永懷踏上了去青海的征途。

1968年12月5日，青海熱核基地狂風(fēng)大作，伸手不見(jiàn)五指，郭永懷要帶陸舫東去北京匯報(bào)熱核試驗(yàn)的結(jié)果，為了節(jié)省時(shí)間，他們倆乘坐飛機(jī)，半路飛機(jī)失事，郭永懷在這次空難中不幸身亡。

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(nèi)蒙古聽(tīng)到父親遇難的消息，她哭得死去活來(lái)。郭永懷的公文包里裝了數(shù)據(jù)資料和珍貴文獻(xiàn)，他和陸舫東死死抱著這個(gè)公文包，這些資料才得以保存下來(lái)，周恩來(lái)看到這些，讓錢三強(qiáng)和錢學(xué)森珍惜郭永懷用生命保護(hù)下來(lái)的資料，盡快完成原子彈的研制。經(jīng)過(guò)專家組和技術(shù)人員不懈努力，終于完成原子彈的起爆。

1970年，王進(jìn)喜帶領(lǐng)工人們開(kāi)發(fā)大慶油田，他不怕苦不怕累，最后犧牲在油田。距離東方紅衛(wèi)星發(fā)射還有121天，可革委會(huì)的工作人員把孫家棟和一些科技人員抓走，導(dǎo)致工作無(wú)法正常進(jìn)行，錢學(xué)森氣得大發(fā)雷霆，他四處奔走，終于把孫家棟暫時(shí)解救出來(lái)。

孫家棟和錢學(xué)森不分晝夜，抓緊一切時(shí)間做實(shí)驗(yàn)，直到一切正常，孫家棟再回學(xué)習(xí)班，1970年4月24日，孫家棟和錢學(xué)森一起站在窗前，仔細(xì)聆聽(tīng)著第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”發(fā)射的聲音，他們倆激動(dòng)萬(wàn)分，蔣英鋼琴演奏“歌唱祖國(guó)”的曲子。

王梓被革委會(huì)的紅衛(wèi)兵送回家，逼他把“歌唱祖國(guó)”那首歌改得面目全非，王梓堅(jiān)決不干，他帶著視障學(xué)校的孩子們高唱這首歌，被抓去學(xué)習(xí)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(guó)，臨走前他向周恩來(lái)申請(qǐng)，才得以見(jiàn)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(jué)得不可能，這些技術(shù)只有美國(guó)和蘇聯(lián)能做，鄧稼先避而不談，親自送楊振寧離開(kāi)。就在這時(shí)，鄧稼先接到周恩來(lái)辦公室的來(lái)電，他得到授權(quán)，向楊振寧一五一十說(shuō)明實(shí)情，兩彈一星都是中國(guó)人自己搞出來(lái)的，楊振寧很吃驚。

中國(guó)正式成為聯(lián)合國(guó)，楊振寧看到這一新聞，不禁為鄧稼先感到驕傲。核彈沒(méi)有實(shí)驗(yàn)成功，鄧稼先主動(dòng)去現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)行讓李響停車，還把車鑰匙拔下來(lái)，鄧稼先冒著飛沙走石和狂風(fēng)獨(dú)自趕往核爆區(qū)，突然一陣大風(fēng)吹來(lái)，他站立不穩(wěn)，被吹下沙丘，鄧稼先探測(cè)到核彈完好，用對(duì)講機(jī)通知部隊(duì)進(jìn)場(chǎng)，可以再次起爆，他因?yàn)樵馐芎溯椛浜粑щy。

鄧稼先回家休息，教兩個(gè)孩子做數(shù)學(xué)題，醫(yī)院把檢查結(jié)果打電話通知許鹿希，她頓時(shí)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(jiān)持工作，許鹿希很心疼，忍不住埋怨他，鄧稼先覺(jué)得愧對(duì)她和孩子們，答應(yīng)下輩子再來(lái)補(bǔ)償對(duì)他們的遺憾。

鄧稼先在醫(yī)院住了一年多，病情不見(jiàn)好轉(zhuǎn)，一個(gè)月后，鄧稼先病逝。

1996年，秦子衿和李響帶著兒子一起來(lái)祭拜秦品元，中央宣布了暫停核試驗(yàn)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(shū)，他要接父母的班，繼續(xù)航天事業(yè)。

1976年10月，華陽(yáng)鋼鐵廠的工人們一起走上街頭，他們敲鑼打鼓，載歌載舞一起慶祝打倒四人幫，何詩(shī)卉和簡(jiǎn)凡這對(duì)小情侶也在其中。冶金工業(yè)部的何濟(jì)滄正在日本訪問(wèn)，當(dāng)他得知“祝酒歌”的作者施光南也跟隨中國(guó)代表團(tuán)來(lái)日本參觀，就留下來(lái)和施光南見(jiàn)面，兩個(gè)人聊起了中國(guó)鋼鐵業(yè)的發(fā)展，最后，何濟(jì)滄拿出女兒何詩(shī)卉的照片，拜托施光南在音樂(lè)方面多多指點(diǎn)。

何詩(shī)卉不想繼續(xù)留在華陽(yáng)吃大鍋飯，她順利考上中央戲劇學(xué)院，簡(jiǎn)凡幫她收拾行李，何詩(shī)卉勸簡(jiǎn)凡也考大學(xué)，他們倆一起離開(kāi)華陽(yáng)，簡(jiǎn)凡避而不答，兩個(gè)人依依惜別。華陽(yáng)鋼鐵廠已經(jīng)兩年沒(méi)有完成國(guó)家的指標(biāo)，何濟(jì)滄和陳部長(zhǎng)不約而同想要挽救華鋼。何濟(jì)滄臨危受命去華鋼廠做廠長(zhǎng)，何詩(shī)卉強(qiáng)烈反對(duì)，堅(jiān)持讓他留在北京，在文革的時(shí)候，何濟(jì)滄妻子就是在華鋼被迫害而死的，何濟(jì)滄放心不下華鋼五萬(wàn)多職工。

簡(jiǎn)凡的父親簡(jiǎn)萬(wàn)春一直在煉鋼一線，他工作兢兢業(yè)業(yè)。工人們兩年沒(méi)有領(lǐng)到工資，大家怨聲載道，馬勺帶著工人們來(lái)光榮大院找廠長(zhǎng)歐陽(yáng)彬要錢，歐陽(yáng)彬被逼得無(wú)處可逃，多虧何濟(jì)滄及時(shí)趕來(lái)解圍，明確講明歐陽(yáng)彬曾經(jīng)是勞模，有資格住在光榮大院，他詳細(xì)講述了華鋼面臨的困難，簡(jiǎn)凡業(yè)余時(shí)間倒賣雞蛋，他在旁邊起哄，歐陽(yáng)彬好說(shuō)歹說(shuō)才把工人們勸走。

歐陽(yáng)彬向何濟(jì)滄提出調(diào)離華鋼，何濟(jì)滄不同意，求他留下來(lái)一起挽救華鋼。執(zhí)法人員要扣留簡(jiǎn)凡的雞蛋，簡(jiǎn)凡強(qiáng)烈抗議，馬勺還拿出三中全會(huì)的文章，力證簡(jiǎn)凡的做法是合法的，執(zhí)法人員見(jiàn)狀，只好悻悻離開(kāi)。

何濟(jì)滄把簡(jiǎn)凡叫到住處，鼓勵(lì)他拿出賣雞蛋的精力挽救華鋼，簡(jiǎn)凡看出他的決心，第一時(shí)間去向父親華萬(wàn)春報(bào)喜。簡(jiǎn)凡照例把賣雞蛋掙的錢給何詩(shī)卉寄去，讓小馬把剩下的雞蛋原價(jià)賣給車間同事。

簡(jiǎn)凡到郵局寄錢，正巧遇到同事宋勤勤，宋勤勤對(duì)他冷嘲熱諷一番。何詩(shī)卉這次考試成績(jī)墊底，班長(zhǎng)鼓勵(lì)她下次加油，通知他去家里見(jiàn)施光南，施光南打電話約何詩(shī)卉見(jiàn)面，想聽(tīng)聽(tīng)華鋼青年突擊隊(duì)的故事，何詩(shī)卉準(zhǔn)時(shí)來(lái)見(jiàn)他，施光南聽(tīng)完她講的故事，當(dāng)場(chǎng)寫(xiě)了一首“假如你要認(rèn)識(shí)我”，施光南自彈自唱，何詩(shī)卉不便打擾，她剛想離開(kāi)，施光南讓她唱這首歌，何詩(shī)卉擔(dān)心自己不能勝任，施光南覺(jué)得她唱出了真情實(shí)感。

何濟(jì)滄打電話向部長(zhǎng)求助，苦苦懇求部長(zhǎng)給華鋼撥錢。隨后，何濟(jì)滄就來(lái)到職工醫(yī)院，看到馬勺把處方扔在地上，他趕忙過(guò)去詢問(wèn)，了解到馬勺肺病很嚴(yán)重，可他沒(méi)錢買藥，何濟(jì)滄蹲守一天，看到100多個(gè)職工都是因?yàn)闆](méi)錢放棄治病。何濟(jì)滄立刻召開(kāi)班子會(huì)，要求把技改資金拿出來(lái)給職工報(bào)銷藥費(fèi)，解決職工的燃眉之急。

軋鋼車間設(shè)備出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，日本專家也無(wú)能為力，歐陽(yáng)彬急得一籌莫展，簡(jiǎn)凡建議讓助理工程師宋勤勤試一下，宋勤勤畢業(yè)于北京鋼鐵大學(xué)，一直被造反派壓制著沒(méi)晉升高級(jí)工程師，宋勤勤跟著日本專家調(diào)式設(shè)備，詳細(xì)記錄了所有的數(shù)據(jù)。歐陽(yáng)彬立刻向何濟(jì)滄匯報(bào)，何濟(jì)滄對(duì)宋勤勤寄予厚望，讓歐陽(yáng)彬盡快落實(shí)。

簡(jiǎn)凡和馬勺賣了三百斤雞蛋，他們高高興興往回走，正好看到宋勤勤，得知何濟(jì)滄答應(yīng)給她晉升高工，簡(jiǎn)凡也替她高興，帶她去吃飯慶祝。從那天開(kāi)始，宋勤勤就帶著技術(shù)人員一點(diǎn)點(diǎn)排查設(shè)備，飯都顧不上吃，馬勺就把飯送到車間。

何詩(shī)卉想借同學(xué)錄音機(jī)聽(tīng)小樣，同學(xué)已經(jīng)借出去了。簡(jiǎn)凡終于攢夠錢想給何詩(shī)卉買一臺(tái)錄音機(jī)，沒(méi)想到何濟(jì)滄自己花錢買了一臺(tái)二手錄音機(jī)寄給何詩(shī)卉，勸她珍惜簡(jiǎn)凡的感情。何詩(shī)卉用錄音機(jī)放出自己唱的“假如你要認(rèn)識(shí)我”小樣，同學(xué)們被她的歌聲吸引過(guò)來(lái)，何詩(shī)卉拿出青年突擊隊(duì)的照片，想起在華鋼的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，心里感慨萬(wàn)千。

經(jīng)過(guò)宋勤勤和技術(shù)人員不懈努力，終于把設(shè)備調(diào)試好，何濟(jì)滄讓宋勤勤親自啟動(dòng)，設(shè)備正常啟動(dòng)，工人們一起鼓掌歡呼。經(jīng)過(guò)廠黨委研究決定，授予宋勤勤高級(jí)工程師的稱號(hào)，還送她去日本深造兩年，簡(jiǎn)凡也替宋勤勤高興。