激情的歲月

1955年，中國政府決定開始研發自己的原子彈，這個消息在身處異國他鄉的中國科學家們當中掀起了歸國熱潮。美國紐約州，鍾培林教授準備回國。女兒鍾心的研究課題正在攻關階段，她拒絕了父親一同回國的邀請。鍾培林與幾名華裔科學家在酒館地下室秘密見面，準備回國。

北京某舊貨攤，王懷民和鍾培林同時看中一個老舊的儀器部件，鍾培林技高一籌，最終買走了儀器。方明將軍來找鍾培林，問他是否願意隱姓埋名投入原子彈的研究，鍾培林毅然決定以身許國，並改名鍾愛國。

懷民終於進入A所，忽然聽到一段小提琴曲，與何吟薇當年拉的一模一樣。懷民驚喜而去，卻發現對方是個年輕的姑娘，於是黯然離開。她正是鍾培林之女鍾心。陶志綱質問鍾心為什麼要在這裏拉琴，鍾培林及時趕到阻止了兩人的爭執。

雄飛與懷民爭吵離開，凱華告訴他，懷民是因為妻子吟微的過世才會如此。蘇聯專家丟了保密文件，陶志綱帶人嚴查。懷民回到宿舍，只看到一片狼藉，連留聲機都被陶志綱拆壞了。陶志綱調查後確定，文件是蘇聯人自己落在了宿舍。

為了獲取蘇方知識，壓榨組申請組織一場舞會。藉着舞會眾人向蘇聯專家提問，但收穫甚微。鍾心邀請懷民跳舞被拒絕，又邀請陶志綱，結果二人又爭吵了起來。懷民和安德烈坐在一邊算着數獨，懷民先一步完成離開會場，令安德烈暗自訝異。

王明山得到了上級的允許，告訴大家正在執行的是尋找原子彈試爆地點的任務，戰士們聽後熱淚盈眶，表示就算犧牲也值得。終於，一幅完整的原子彈內部結構圖被拼湊出來，眾人歡呼雀躍，不料陶志綱突然過來詢問，貿然曝光了相機底片。

研究所收到了一個寫着“王收”的皮箱子，陶志綱萬分警惕，不曾想箱子裏裝的竟然是安德烈寄給王懷民的資料。他被懷民的科研精神打動，留下這些資料幫助中國。鍾培林宣佈，為了記住撕毀協議的這一天，第一顆原子彈代號為“596”。

擴招的新同志們終於來到A所，楊佳蓉也進入了A所醫務室，但佳蓉卻並沒有遇到王懷民，反而與鍾心成為了朋友。槍式與內爆兩個小組為了搶人花樣百出，楊佳蓉卻被醫務室主任打發去整理堆積如山的醫療檔案。

王懷民規劃出了計算的重點和研究方向，給眾人各自安排任務。在他認真的態度下，金花組也安心起來。楊佳蓉認為原子彈殺傷力強大，難以接受A所的研究方向，在牛玲的勸説下，她願意投身核防護事業。

黃凱華心中煩悶，下班後又來到書店，卻見江水寧只是冷漠結賬。懷民邊騎車子邊思考問題，結果摔倒了。到了醫院，沒想到凱華也因為專注運算撞到鐵架子上了。過度實驗以致陣發性耳聾的彭雄飛和摔斷了胳膊的鐘心也進了醫院，幾個人互相嘲笑彼此是傻子。

原來李彩蘭和雄飛是娃娃親，只是雄飛並不認可這門婚事，早早就離開了家。此時正是困難時期，彩蘭在奶奶餓死後，一路走了半個中國，這才找到雄飛。眾人都佩服彩蘭的韌勁，為她安排住處，只有雄飛不希望彩蘭留下。

舞會散場，陶志綱將佳蓉留下的字條交給懷民，原來是振理高燒住院的消息。懷民匆忙趕到醫院，看到佳蓉陪着小振理，感慨幸好有佳蓉的照料。

陶志綱雖然拒絕了王懷民，但其後仍為科學家們申請高級別出入證，這令組織上對他刮目相看，委派給他遠赴他鄉的新任務。眾人為志綱餞行，卻苦於物資貧瘠，多虧彩蘭妙手，用野菜做出了一頓佳餚。

雄飛知道彩蘭留在食堂後，連打飯都失去了勇氣，沒想到彩蘭的好手藝卻征服了同志們。研究所裏，數據彙總工作完成，研究進入新的階段，也面臨着新的難題。懷民真誠的發言鼓舞了眾人，大家熱情投入，唯有丁向軍神色不忿。

第三遍的數據演算結果依然與蘇聯不同，丁向軍認為內爆式是個錯誤，被眾人排斥後憤然離開。經過了九次計算，結果全都一樣，此時，眾人終於確信，是蘇聯的原始數據錯了。

陶志綱帶懷民去見久別的佳蓉，不料相見後，懷民一時激動，突發急性高原反應。此時基地正在大面積爆發高反，醫院也人滿為患。基地條件惡劣，寒冷和飢餓成了兩大難題。

鍾心剛與陶志綱有所緩和，陶志綱卻又開始批評她連沙鼠肉都不敢吃，沒法兒做共產主義戰士的合格妻子。懷民要做集水器，其他技工都覺得難，大海及時接手，答應會很快給懷民成品。

領導派文工團來基地慰問演出，台下，佳蓉和鍾心聊了起來，佳蓉説鍾心和陶志綱最合適。方明將軍臨行前留下一個蘋果，可誰也不捨得吃。懷民聽説鍾心要搬到佳蓉的宿舍，主動來幫忙。懷民看到方明將軍的蘋果突然有了靈感。

雄飛主動到田地裏幫忙，彩蘭説等基地糧食問題解決了她就會走，雄飛嘴上説着不喜歡彩蘭，卻忍不住出言挽留。成格勒緩和了鍾心和志綱之間緊張的氣氛，然而，為了多捕一些黃羊，他卻誤入沼澤不幸犧牲。

王明山被降職，懷民向父親道歉，王明山卻為兒子感到驕傲。黃凱華寄給江水寧的信，出於保密要求被陶志綱改得面目全非，凱華説這樣的信毫無意義，志綱則要求凱華明確是否要和江水寧談戀愛。

佳蓉提出，輻射防護裝備的升級換代迫在眉睫，牛玲卻勸她等一等，因為佳蓉有個身在台灣的二叔。丁向軍咄咄逼人，對懷民的實驗方向提出質疑。雄飛想提前進行核裝置試驗，懷民反對冒進，可這的確是給臨界參數研究爭取時間的唯一辦法。

佳蓉提出，輻射防護裝備的升級換代迫在眉睫，牛玲卻勸她等一等，因為佳蓉有個身在台灣的二叔。丁向軍咄咄逼人，對懷民的實驗方向提出質疑。雄飛想提前進行核裝置試驗，懷民反對冒進，可這的確是給臨界參數研究爭取時間的唯一辦法。

時間緊急，不服輸的鐘心為了儘早得到結果，決定土法上馬，卻突然遭遇意外，幾人都進了醫院。方小云正在播報對鍾心等人的通報批評，陸大海故意弄壞線纜阻止廣播，和小云一起改了稿子，通報批評變成了勸説稱讚，一時間，基地眾人感慨良多。

黃凱華試圖勸説丁向軍不要再與大家作對，丁向軍似乎並不買賬。實驗室裏，大家情緒低落，互相埋怨。調研團將一切看在眼裏，方明將軍也不禁搖頭。這時陶志綱在黑板上寫下一個個為原子彈事業犧牲的烈士的名字，科學家們動容，含淚鞠躬，丁向軍也默默地流下了眼淚。

401所在中子源的研究上取得重大突破，鍾心焦慮萬分，她覺得第二個研究出來的人，就等於沒有研究。陶志綱即將出差，他和鍾心約定，比一比看他們誰先成功。

陸大海很清楚這三刀關係到數萬人十年的心血，他調整呼吸，屏息凝神，在他的手下，596第一顆正樣鈾球順利加工完成。401所傳來實驗成功的喜報，鍾心忍不住在父親面前落淚。鍾培林説不論誰做出來成果，都是人民的成果，都要為祖國而驕傲。

佳蓉的研究工作得到了上級的肯定，她不由熱淚盈眶。運送596的專列在狂風與夜色中前行，車上的眾人看到戈壁灘上竟有路燈，細看才發現，是戰士們把自己綁在木杆上，舉着信號燈，為專列護航。

戈壁灘上醖釀着一場黑風暴，鍾心為了追回資料卻向戈壁深處跑去了。陶志綱匆忙去找，也因此負傷，卻幸好在鍾心即將陷入流沙之際趕到。面對即將來臨的黑風暴，兩人終於向對方表白心意。

王懷民申請參加回收地面核測試數據的任務，他不知道的是，此時的楊佳蓉正在為進入蘑菇雲採樣做準備。隨着發令員的口令，起爆員摁下按鈕，蘑菇雲騰空而起。

懷民已經身患輻射病，雖然他有心隱瞞，卻還是被佳蓉發現了。志綱和鍾心還在為老鐘的固執犯愁，鍾心戲言不如私奔，志綱向鍾心承諾一定會努力爭取老鐘的同意。

得知自己和鍾心進入兩彈結合項目，凱華有些失落。新婚不久的黃凱華和水寧幸福恩愛，卻暗藏危機。兩彈結合小組內部分歧重重，鍾心開始與人針鋒相對，經勸導後，才冰釋前嫌，雙方決定精誠合作。

志綱為婚事苦惱，鍾心卻全身心投入兩彈結合研究，志綱也決定支持鍾心為先。心事重重的江水寧回到供銷社之後意外摔倒，被送進醫院。醒來後得知自己嚴重貧血，竟然是基地所有人共同獻血救了她。

酒泉導彈基地指揮中心，熱核導彈試驗即將開始。鍾心作為發射控制員之一，實驗失敗會有生命危險。鍾心告訴老鍾，等試驗成功，她希望和陶志綱結婚。核導彈騰空而起，兩彈結合試驗成功。

一場集體婚禮在基地食堂舉行，懷民和佳蓉，志綱和鍾心在同一天一起結婚。婚禮上，傅正川親自致辭，所有人為他們的愛情熱烈鼓掌。這個時候，公安人員悄悄控制了禮堂，他們告知懷民，佳蓉涉嫌特務活動，將被逮捕。

路途顛簸，懷民終於和佳蓉再次相見。雖然見面的時間很短，但兩人倍加珍惜在一起的每分每秒。基地裏，凱華叫住了彭雄飛，遞給了雄飛一個研究報告，這是凱華在業餘時間做的關於民用核電技術的研究。

王懷民因為勞累肺部感染，只剩下半年的生命，佳蓉明白他無法放棄研究，決定按照他的心意陪他走完最後的日子。1978年春天，全國科學大會召開前夜，佳蓉和懷民把相機擺在桌子上，微笑着留下了最後一張合影。