在蘭州鈾濃縮廠，王承書(苗露文 飾)正在為幾千臺(tái)機(jī)器設(shè)備的聯(lián)機(jī)安裝進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，一個(gè)新的問題出現(xiàn)了：沒人懂得制造鈾分離膜的技術(shù)。錢三強(qiáng)(王同輝 飾)為此成立了攻關(guān)任務(wù)領(lǐng)導(dǎo)小組，重任交給了物理冶金學(xué)家吳自良。張潔(王樂君 飾)和丁健飛(王東輝 飾)跟隨王淦昌(李虎城 飾)、陳能寬進(jìn)行爆轟試驗(yàn)，張愛萍(茅菁 飾)前往視察慰問。張潔說出了自己的最大心愿：去中南海見毛主席。她萬萬沒想到，幾天后這一夢(mèng)想居然成了真。有趣的是，當(dāng)毛澤東(韓中 飾)問張潔做什么工作時(shí)，她竟對(duì)毛澤東保起了密?？茖W(xué)家們突破了原子彈原理之后，又開始了第一顆原子彈理論設(shè)計(jì)方案的研究；導(dǎo)彈方面則在錢學(xué)森(胡亞捷 飾)帶領(lǐng)下，組織落實(shí)幾項(xiàng)重大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如大型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)、全彈振動(dòng)試驗(yàn)塔、全彈試車臺(tái)、超聲速風(fēng)洞等。劉杰(霍青 飾)和錢三強(qiáng)給中央正式立下軍令狀：爭(zhēng)取1964年，最遲在1965年，爆炸我國(guó)第一顆原子彈。聶榮臻(謝鋼 飾)表示：“這軍令狀不僅是你們立的，也是我聶榮臻立的！”