毛泽东（唐国强饰）为了带头精简工作人员，主动决定不再设立卫士长，银桥被安排到基层工作。蒋介石方面继续着反攻大陆的计划，并定名为“虎啸龙腾”，毛泽东召见总参谋长罗瑞卿安排部署，并安排王炳南与美国谈判，美国决定不支持蒋介石。蒋介石无论如何都要继续反攻大陆计划，共产党与其斗智斗勇，成功打下U2侦察机。蒋介石死要面子，对外界声称飞机是因为故障掉落，毛泽东将计就计，依然对外保密导弹研究，让蒋介石摸不到头脑。

导弹二营营长岳振华因为连续击落两次美制侦察机，毛泽东（唐国强饰）亲自见他，表示鼓励。但是因为中国对外界秘而不宣打下U2战机的方式，中国一时间成为世界舆论的焦点。就在同月，中国第一颗原子弹理论设计方案出炉，原子弹实弹试验即将到来。几乎同一时间，内爆法试验成功，原子弹即将进入决战阶段。邓稼先来到原子弹爆破试验的第一线支援工作，实现了原子弹冷试验的成功，终于打开了原子弹爆炸的大门。

邓稼先即将离家工作，一家人欢聚一堂，工作得到了家人的支持。基地人员为了给到来的科学家们提供好的住宿条件搬到帐篷里居住。李觉按组织要求要王淦昌到广东温泉去疗养，但遭到拒绝，经过李觉劝说，终于答应并见到了自己的妻子。王淦昌、邓稼先日夜奋战在基地，同时，蒋介石再次把目光投向了西北地区，派 U-2飞机到核武器研制基地侦查。刘亚楼等人组织部署准备作战。毛泽东（唐国强饰）等领导召开会议对赫鲁晓夫的行为进行抨击。经过一年的建设导弹地面试验站建成。

一九六三年九月二十三日，东风二号导弹进行第一次全弹地面热试车，获得成功，我国研制的中近程导弹迎来胜利的曙光。台湾的U-2飞机又一次飞往大西北侦察，成功避开三个导弹营的夹击，溜回台湾。我军总结经验，计算好U-2飞机的返程航线，决定在上饶埋伏导弹营，一举打下U-2飞机。原子弹爆炸成功，举国欢庆。钱学森（陈建斌饰）规划好导弹发展的蓝图，在毛泽东（唐国强饰）的激励下更加信心十足。东风二号的发射一波三折，科学家们在做最后的探索。

钱学森（陈建斌饰）采纳了王永志的建议，克服困难成功发射了东风二号导弹，导弹射程进入千公里的行列。钱学森看到王永志的才华，对年轻人的点拨不予余力，王永志也没有辜负期望，成功完成第二代和第三代导弹的研制。蒋介石派出王牌飞行员驾驶U2侦察机，被我军导弹击落，我军士气大涨。钱学森接到新的任务，要将原子弹和导弹相结合，发挥更大威力。原子弹试验正式进入实战阶段，预演的各项准备工作非常细致的完成。

美国的卫星侦察到了中国正在进行原子弹试验，美苏两国立即商讨对华出手，周恩来下决心一定要搞出原子弹，箭在弦上，不得不发。毛泽东（唐国强饰）对此做出指示，尽早进行原子弹试验。中国的原子弹即将爆炸，美军派兵进驻台湾，苏联派兵进入蒙古边境，两国的导弹部队也部署好，威慑中国。蒋介石与此同时也制订了“飞龙计划”，与美国联手获取我核试验资料。我国的原子弹零食被定为一九六四年十月十六日十五时，毛泽东建议联合各国政府召开首脑会议，制定使用核武器的原则。