彩兰不论条件多么艰苦，劳作多么辛苦都坚持打理自己的农田，彭雄飞默默观察着彩兰想帮她分担一些重担结果还根本无力抬起，饥饿情况有所好转，李彩兰的农田开发也卓有成效，连傅首长也带头表扬李彩兰。彭雄飞惊异于李彩兰的进步，渐渐意识到了李彩兰的好。陶志纲、老格勒一行在戈壁上行军讨论起羊肉的好味道结果真的发现戈壁上出现黄羊群。有同志调离A所回北京让大家都很失望。陶志纲向傅首长汇报羊群的事情，在傅首长的争取下，上级同意保护黄羊群延续的情况下有限猎杀，且傅首长为此次行动负全责。

黄凯华、王怀民和彭雄飞查看爆破实验场所，又继续探讨一些关于原子弹爆破的数据问题。大家都在为彩兰田忙前忙后，陶志纲则带队打黄羊。土豆算是种出来了，彭雄飞倒是佩服起彩兰，且彩兰对戈壁的土壤种植方法很有自己的一套理论让彭雄飞对她更加另眼相看。陶志纲正要设计黄羊，钟心等人赶来阻止，钟心直言黄羊是濒危动物，对他们进行打猎是犯罪行为，不仅钟心，王怀民和杨佳蓉也是这样想的，陶志纲却说人的健康更重要。

陶志纲的话也很有道理，只有打下黄羊获取粮食才能继续坚持制造原子弹这个伟大的事业，老格勒为缓解气氛喊大家伙一起去喝奶茶。彭雄飞主动到田地里帮忙，李彩兰说等基地粮食问题解决了她就会走，彭雄飞忍不住出言挽留说彩兰的离开自己也会难过，结果一个滑到彭雄飞接住了彩兰，两人四目相对似乎感情发生了改变。钟心不允许打猎，但是老格勒是不远万里回归祖国的土尔扈特人，他们完全了解这片沙漠的生态循环，黄羊是上天的礼物，它们的族群也是生生不息的，而且傅首长允许，大家才认同了猎杀羊群。

老格勒拉起了家乡的乐器，音乐悠远悠长让大家沉醉，但是同志们猎杀的羊群数量不够，

因为沙漠快要起风，但为了多捕一些黄羊，老格勒带着两名同志独自去山坳子里再打五只，陶志纲则带着羊和钟心等人先回基地。大家开心晚上会有烤全羊吃，但是天快黑老格勒都没有回来。老格勒越走越远已经收不到基地的信号，大批人马出去寻他，结果发现他误入沼泽不幸牺牲，他的牺牲对陶志纲打击很大。

羊肉在烤着但是基地的每一个战士都很伤心，老格勒和两名战士为了把打到的最肥的几只羊送回基地而砍断了马的缰绳，他们这样是为了祖国的伟大事业而牺牲，祖国和人民永远不会忘记他们。科学家们心情沉重，不肯吃用同志生命换回的羊。陶志纲眼含热泪如果同志们不吃这个肉只会让牺牲的战士死不瞑目，大家哭着吃下羊肉。王怀民坐在外边感叹自己为何要从苏联回来面对如此多的困难，同志们的牺牲换来的却是科学实验的失败，科学家经受的身体和精神的双重打击和折磨，王怀民甚至自我怀疑能否造出原子弹。

支撑王怀民信念的只有科学这是远远不够的，杨佳蓉开导王怀民，他不是一个普通的人，不能习惯性地逃避问题，他必须要站起来带领着大家继续攻坚克难，像老格勒同志一样怀抱着党的信仰，共产主义信念，继续坚定地走下去。王怀民想起钟教授和自己聊过的信念问题好像慢慢明白了共产主义信念的真谛。食堂里，同志们一起哼唱起古老的英雄赞歌。陶志纲独自坐在外面怀念老格勒。

成格勒的牺牲，让陶志纲有所好转的战后应激创伤复发。睡梦中陶志纲再次梦见朝鲜战争战士们被火烧的场景，梦中惊醒又想起与老格勒重逢的场景，将他的衣服缝补好带着军功章去了老格勒墓地，向牺牲的战士致敬。环境艰苦，可实验却并没有停滞。王怀民用红布写的两行横幅：干惊天动地事，做隐姓埋名人，悬挂在实验室内激励大家。数据被计算出来，马上就可以开始热核试验。钟教授也等着大家最终的汇总数据，在此时的条件下钟教授也不得不鼓励表扬奋战的同志。

王怀民当着钟教授的面主动发言，他一直相信精英救国而且很多事情印证了他的想法，但经历了这么多事情让自己的想法产生改变，中国的条件和美国不一样，美国有财力支撑研究，但是中国刚刚从巨大的磨难中解脱要想成功必须依靠群众和全国人民的团结以及共产主义信仰，于是王怀民决定申请加入中国共产党，钟心和黄凯华也不甘落后。钟教授看着消瘦的钟心有些感慨，钟心要钟教授考虑自己的个人问题，倒是钟心与陶志纲的进展让钟教授更为担心。

钟心的中子源研究依然在工棚进行，陶志纲在工棚外指导大家遮盖整修严密工棚，得知钟心主动申请在这个地方做实验认为其变化很大。王怀民的儿子振理将要被接到西部基地，正赶上王怀民出差，他只好托杨佳蓉帮忙。钟心和陶志纲每天在一起吃饭被黄凯华遇见问起原因，钟心解释说陶志纲是请老师吃饭天经地义。陶志纲主动帮钟心维修工棚，却被钟心发现他的状态异样。陶志纲内心深处的恐惧是他一直避免却又避免不了的，被钟心戳穿之后陶志纲没有作声。王怀民本想借着夫妻树的故事向杨佳蓉告白，却发现忘了带作为定情礼物的胸针，杨佳蓉明白王怀民的心思，她会带着振理等待王怀民回来。

钟心知道陶志纲的战后创伤心理，陶志纲坚持自己的病症没有那么严重，但是老格勒的牺牲重新激起陶志纲的病症而且加深他的痛苦，陶志纲不愿接受美国疗法，钟心说她准备采用中国最传统的办法——陪伴。王怀民随钟培林到罗布泊核爆试验场出差，塔架的修建经过精密计算，但是塔架的核心数据出现问题无法核准，王怀民基座混凝的净水可能不是达标的净水，如果掺入了大量的碱水那么可能会影响塔架，因为大旱没办法运送净水所以只能掺和碱水，那么塔架必须重建，王怀民情绪激动强调只能推掉重来。

负责工程的团长火速赶来，竟然是王怀民的父亲王明山。王怀民一看见自己的父亲就有些怂。王怀民加入A所没有给父亲透露一点风声，因为王怀民当年和母亲承诺过不涉军旅安稳度过一生，王怀民不回答反倒问起父亲如何也在这里。长大后的振理十分顽皮，负责保护他去西部的小战士都无法管住他，碰见林教授也在火车之上，用飞机作为奖励和振理打赌让其安静。王明山要王怀民考虑实际情况，但是如果不推倒塔架需要寻找其他解决方法也是行不通的，塔架是核心它要托起原子弹，如果到时候出现什么问题那个损失和责任是谁也无法承担的，即使一时无法接受那么只好通过开大会研究的方法来达成解决方法。

振理遵循赌约发现沙漠之上确实没有一只活物，林教授告诉振理这里是不适合任何人和动物生存的沙漠，但是振理的爸爸妈妈们为了让全国其他人民爱居乐业而搬到这个地方来奉献自己，振理似懂非懂但总算知道了自己搬到西部来的意义。会议研究爆塔的问题，因为爆塔爆炸之后留下的很多一手的宝贵资料才是重点，考虑再三王明山担下了所有责任，还鼓励战士们推倒有问题的爆塔，才能帮助新中国崛起。

振理到达戈壁和林教授分别，林教授认识振理的爸爸王怀民鼓励振理要继续努力。杨佳蓉独自来接振理，没看见王怀民振理有些失望。王明山被降职且被调离现有工作岗位，王怀民向父亲道歉，王明山却为儿子感到骄傲。杨佳蓉接回振理因为国家专项粮食和林教授带来的慰问粮补充了基地的食堂，所以正好无限量供应油饼，大家伙都开心地吃个不停。林教授吃了也赞不绝口，傅首长更是在林教授面前大夸彩兰的精神。

林教授此来还有别的目的且事关基地的生死存亡。黄凯华带着自己写的信去找陶志纲理论，自己写的好好的一封信和画作被陶志纲涂抹的不成样子，但是任何一封信件的话语中蛛丝马迹都会被有心人考究，陶志纲提起黄凯华追求江水宁就必须搞清楚，组织好对江水宁进行严格的政治审查，黄凯华一生气直接回怼陶志纲不懂恋爱，陶志纲听完之后沉思了好一会。

晚上钟心在实验室里工作突然就窜出一只野狼不断地往实验室冲击，正在危急的时候陶志纲出现费了好一份力气搏斗杀死野狼，钟心担心陶志纲安危冲出来时野狼已经死掉但是陶志纲满身是血还强装笑颜安慰钟心，钟心对陶志纲的感情慢慢发生变化。黄凯华的信到底还是寄出了，江水宁收到信件十分开心但是信中只言片语又无其他信物让江水宁更加思念黄凯华。王怀民在塔爆基地指导工作，但是傅首长急召王怀民和钟教授回基地商量要事。

彭雄飞和几个科学家一边吃饭一边商量试验进度，彩兰担心彭雄飞也遇上狼发生危险给他寻了个小锣。钟心怕陶志纲被狼咬伤之后出现别的严重病症，一直往陶志纲怀里塞消炎药和难得的罐头，陶志纲虽然推让着但还是开心有人关心自己。正巧遇见杨佳蓉接回振理，杨佳蓉看着钟心和陶志纲认为这两人有戏，只是两人还没有进一步说开心思。振理借口上厕所翻墙往外跑，幸亏门卫拦住又碰见王怀民回来截住振理，杨佳蓉这才放心问起王怀民为何这么早回基地，王怀民回答振理以为王怀民就快要和杨佳蓉结婚，闹闹腾腾说自己就可以有个真妈妈了。

为了调查“两年规划”的进行情况，上级派了联合调研团进驻基地。钟教授要求调研团进驻期间要展现出核武器研究团队的精神面貌，因为国家集中了全国的力量来协助原子弹的研制，但是目前却连原子弹的影子都未见着，这不免让很多人会对核武器科学家们产生质疑，于是大家都坚定信念迎接调研团。会议完毕王怀民等着送给杨佳蓉好吃的，两人的关系渐渐明朗，黄凯华和钟心等也替他们开心。为迎接检查黄凯华把板书计算公式写的十分工整有序，彭雄飞和其产生了争执，王怀民冲出来使用黑板直接解决问题。大海喜欢文艺汇演的女同志一直寻找人家却又不敢直接面对。

带队的方明将军表示会以公正的态度向中央反映基地的真实情况，而调研团里的科学顾问竟然是丁向军。钟心不顾狼患坚持留在工棚，陶志纲担心其安危又嘴硬说自己作为保安处长不会给钟心站岗。王怀民、黄凯华和彭雄飞找丁向军喝酒套话，丁向军先是装腔作势不予理会，后来喝多了，直言自己心中不平，认为现在是“证明”自己的时候了。陶志纲为了保护她，守在工棚外睡着了，钟心发现后心中感动。陶志纲一醒以为是狼将钟心摔倒在地让其一下生气的不行。方明将军率队实地考察，同志们都努力向考察团献殷勤，却又因紧张频频出错，甚至还发生了雷管爆炸的事故。

雷管爆炸导致人员伤亡，爆破仓库的同志解释是为了让调研团看见基地最好的一面而导致操作失误，方明很是失望。杨佳蓉提出辐射防护装备的升级换代迫在眉睫，牛玲劝她等一等。丁向军咄咄逼人，对王怀民的实验方向提出质疑。丁向军的问法让王怀民和彭雄飞很是生气，他明明是科研人员怎么会不懂的科研进度的艰难性，丁向军根本不打算理解王怀民的工作进度直接决定向上级如实汇报。因为杨佳蓉有个身在台湾的二叔，虽然两人无任何联系，但还是影响到了她如今的处境。丁向军小人得志控告王怀民三人请他吃饭别有用心，傅首长只是想要三人回到各自的岗位努力做出成绩堵住所有人的嘴。

杨佳蓉的防辐射测试进展很好马上就可以对上级报告提出反对，石红英担心杨佳蓉本打算劝说，但以杨佳蓉的性格根本不可能放弃报告，石红英和牛玲都信任杨佳蓉，在报告上加上自己的名字支持杨佳蓉。彭雄飞想提前进行“核装置试验”，王怀民反对冒进。彭雄飞坚持只要试爆成功数据一出就会让调研团无话可说，黄凯华也同意彭雄飞的建议，王怀民指责彭雄飞在意气用事盲目冒进，其实不论调研团和丁向军如何都应该按部就班该怎么做就怎么做。黄凯华支持彭雄飞就要帮助他一起准备，结果收到了江水宁的回信，陶志纲一脸八卦地关心黄凯华的终身大事。

江水宁的回信令黄凯华得到了极大的安慰。王怀民找杨佳蓉却见其与一男一女走在一起，杨佳蓉介绍女的是她表姐，男的是表姐给她介绍的对象。王怀民心中苦涩，将要送给杨佳蓉的胸针扔掉。事实上，那两个人是组织上派来调查杨佳蓉的工作人员。王怀民事业和爱情都遭受了打击，心中一片茫然，本来已经打定主意要和杨佳蓉表白不错过一生所爱，但是今天发生的事情让王怀民困惑。钟教授去实验室找钟心，钟心以为是陶志纲，钟教授是来问钟心的中子源反射层研究的进展。

恰巧陶志纲来保护钟心的安全，钟教授以为陶志纲在纠缠钟心一番严厉的措辞批评陶志纲，两人争论起来让钟心不得不先劝陶志纲离开，陶志纲奈何不了钟心只好离开。钟教授让钟心抓紧时间研究中子源。彩兰怕彭雄飞饿着给他送来老家的玉米，彩兰向彭雄飞提出自己是时候离开基地，彭雄飞不让彩兰走还对彩兰说丁向军掌握点小权力就在基地兴风作浪，彩兰相信彭雄飞又说起两人的关系问题，玩笑间彭雄飞差点表露真实心意。

大海把仪器造的和标准丝毫不差，广播中正好播放让大海在食堂门口领取遗失物品。彩兰提出为免彭雄飞名誉受损自己先来个移情别恋，找一个更优秀帅气的科学家，彭雄飞嘴上同意心里又有些过不去，彩兰为了彭雄飞什么都愿意去做含着泪和其拉钩承诺。大海如约去领取遗失物品，原来是大海的暗恋对象方小云找他，但是方小云的父亲是方明将军。彭雄飞的实验就要进行，傅首长也很是担心试验不能输，但是偏偏彭雄飞的核装置试验即使准备就绪，但还是失败，丁向军把试验失败的过程都记录到了评估报告中。

杨佳蓉被带走审查，临行前叮嘱石红英替她保密。王怀民去找石红英询问杨佳蓉去向，即使王怀民有所怀疑但是石红英还是没有说出杨佳蓉的去向。钟心主导的中子源反射层壳体理论验证取得突破，可丁向军却阴阳怪气地质疑起壳体的密封性。钟心据理力争，理论取得突破还需要大量数据验证，丁向军正是抓住了这点才能大放厥词，钟教授接受其指正，表示会继续实验验证数据。

时间紧迫，钟心为了尽早得到结果，决定冒险用土法上马的办法立即检测验证试验可行度，却突然遭遇意外。大海得知方小云在广播站之后没多久就去找其，在门外看着朗诵播报的方小云很是入迷。钟心等几个做实验的人都一起进了医院。全基地通报批评钟心等同志的做法，大海不愿意听到广播批评钟心的说法搞坏播放器，还成功劝说方小云讲述钟心等科学家冒进实验的前因后果，为了早日完成组织的工作而不眠不休工作，鼓励这种精神但不提倡冒进行为，不论如何都要遵照安全标准遵守纪律规定，这样的通报让全基地的工作人员都得到了鼓励。

大家聚在病房里，虽然辐射物被辐射服全部挡在外边，为了检验壳体的严密性付出的代价太大，大家以为广播稿是钟教授写的，但是傅首长和钟教授一来就对他们的行为提出严厉的批评。傅首长严肃指出了他们的问题，王怀民最近的工作完全不在状态，彭雄飞因为一次实验失败也失魂落魄，调研团在乎的不是一时的成败而要看到每个人的意志品质，傅首长不失鼓励相信大家一定能完成使命。陶志纲想留下和钟心说几句话，却被爱女心切的钟培林挡在了病房外。

王怀民找钟心帮忙找杨佳蓉。杨佳蓉正在参加集体劳作，牛玲去看望她，牛玲的丈夫孟广阔给上级领导打过了电话，只要实施调查清楚会立刻让杨佳蓉回去工作，牛玲是真的把杨佳蓉当作孩子来爱护。基地的爆破实验还在不断进行，王怀民也重新振作回到研究岗位，每个人都为了原子弹事业而努力认真。江水宁从北京给黄凯华来信倾诉苦恼，江水宁因为出身原因即使考到了很好的分数但还是被刷下，黄凯华苦恼如何安慰江水宁，陶志纲怂恿黄凯华直接表白，黄凯华文人思想坚持要留白意境，而且考虑到基地生死存亡自己却和一个姑娘谈情说爱，陶志纲一反常态指正爱情才能让人更加意气风发提升士气。黄凯华在其鼓励之下决定表态。

彭雄飞看到李彩兰跟男同志聊得火热，竟然醋意上升，气恼地拉她离开。正巧丁向军路过想要讽刺彭雄飞让他更加生气，直接回怼离开。丁向军打算套路彩兰让其随时向自己汇报基地情况。钟心等人痊愈出院，正巧杨佳蓉回来收拾东西，告诉了钟心自己的事情，安全部门一直都在监视杨佳蓉和其二叔的联系，再加上前段时间自己因为辐射服的事情申请大批量资金和批评了上级领导，这样就更加引起了上面的怀疑于是被带到了学习班，至于躲着王怀民也是害怕坑害了他，这样不仅影响了他的工作而且破坏了基地的任务。王怀民去接振理却和他没有更多话题聊天，振理想念杨佳蓉。

钟心把杨佳蓉的事情和陶志纲说了，虽然陶志纲很不赞成对杨佳蓉的处理方式但是很多事情都不是自己所能掌控的，钟心决定去告诉王怀民真相。王怀民通过小石子射击物品而引起了和振理之间的话题，两父子难得的温馨场面。陶志纲找到王怀民却没看见钟心，得到消息时钟心却被抓起来了，钟心被怀疑蓄意破坏生产，大家都在担心当中。陶志纲因为纪律什么也不可以对大家透露。大海给方小云造了一把精致的梳子，又说起方小云父亲方明的事情，大海是想替基地争取时间，方小云对大海的动机有所误会，但还是因为科学家们决定去找父亲说情。

方明对女儿的做法感到很生气，方小云因为方明很讲原则很不近人情从小就与方明不亲近，两父女因为这件事也闹别扭。大家都请求钟教授去救钟心但是被钟教授拒绝要求大家继续研究。丁向军因钟心的事借题发挥，方明表示基地很多同志太过着急，傅首长一直在为大家辩解讲明大家奋斗的艰难，方明则直言要在一个月之内对这么伟大的事业做出评判是不公平的。傅首长接到电话，8号材料切屑发生爆炸，30余人受伤。钟教授一度没了呼吸，在石红英的抢救下才终于醒来。丁向军说事故是因为对材料的不重视造成的，王怀民反驳这本就是必须攻克的技术难关。

黄凯华试图劝说丁向军不要再与大家作对，丁向军反驳是不是每个人研究原子弹的人都不考虑其他人的人生，黄凯华指出丁向军能肯定坚持枪式法就能更好地研究出原子弹嘛，丁向军似乎并不买账会如实汇报基地事故。实验室里，大家情绪低落，黄凯华率先情绪崩溃指责钟心，彭雄飞和黄凯华互相埋怨吵架惹得大家围观。这时陶志纲在黑板上写下一个个为原子弹事业牺牲的烈士的名字，科学家们动容，丁向军也默默地流下了眼泪……陶志纲的一番话振奋着大家，王怀民表示将英雄的名字留下，生命不息奋斗不止。

王怀民找到丁向军告诉他无论他做出什么决定都不要忘了他曾经是原子弹事业中的一员。石红英关心钟教授还帮他清洗了衣服，钟教授以为石红英洗了自己重要的手帕激动的不行，等石红英拿出手帕时钟教授才恢复平静道歉。钟心被关在房间里担心钟教授的情况，陶志纲站在门外心疼钟心忍不住进去告诉其钟教授的情况。陶志纲安慰钟心把自己的故事讲述给钟心听，自己也曾经因为一场政治风波被派到偏远地方的抢水线，那个时候自己也很委屈想死，就是那个时候认识了老格勒，就是老格勒乐观的精神感染了自己。

陶志纲在偏远地方也渡过了一段很艰难的时期，但是那个时候受老格勒影响集中心思工作得到了上级的认同也洗清了身上的冤情回到了战斗当中，钟心听完之后大有感触会学习老格勒坚持下去。石红英对着正在看书的钟教授一通唠叨，坚决没收了钟教授的书，还规定了看书的时间，彩兰看望钟教授逗趣说在基地当中能治钟教授的也只有石红英。方明安排女儿方小云离开基地去城里上学，可方小云不想离开基地，为了找到借口不去找到陆大海假扮男友。方明听完理由之后更加生气了，大海紧张也很无奈，但是方明立刻就来找大海谈话了。

钟心被释放，钟教授逃跑出来和陶志纲一起接钟心出狱，钟心和陶志纲开玩笑被钟教授提醒。大海面对方明将军紧张的不行，方明率先打开话题表示自己不是来阻止的恋爱只是觉得方小云年轻先去继续深造再考虑恋爱，大海接到方小云的指示鼓起勇气向方明将军表明自己的心意，要其同意自己和方小云一起见证祖国原子弹成功的那一天，方明没有立即表态只是让其第二日参加基地的会议，方小云很是开心激动感谢大海。丁向军在编写报告时也公平公正地写出了基地的真实情况，决定基地命运的时刻到了，方明将军愿意相信，原子弹事业一定会成功。将军的话极大鼓舞了所有基地的科研人员。

钟教授召集全部科学家宣布王怀民、钟心和黄凯华三人加入中国共产党，三人在实验室内郑重宣誓光荣加入中国共产党。核装置第1132次试验终于成功，为原子弹的设计打下了坚实的基础。王怀民还是没有杨佳蓉的消息很是担心。众人聚在食堂，以水代酒，对彭雄飞主持的试验表示祝贺。

五号材料别的研究所已经能造出高标准的配件，大家很是开心离目标越来越接近了。钟教授带来消息，美国有所行动，可靠消息美国可能会炮轰西部基地，虽然大家都在挖掘地下防空洞但是即使转移至地下也无法避免美国的威胁，只有尽快造出原子弹才能摆脱威胁。核威胁的压力依然在众人头顶。与此同时，杨佳蓉终于回归基地，只是暂时不能参与研究工作，只能回去当一名护士，好消息是有位领导向中央提出了辐射服的问题已经得到认可。