振理顽皮又走出学校，王怀民和老师正着急杨佳蓉就把振理带了回来。老师倒是体谅两人是科学家没时间管孩子。杨佳蓉回来这么久没有告诉王怀民，只是振理知道才会经常去找她要她带自己回北京。杨佳蓉告诉了王怀民自己的事情，还说出了自己在当护士，王怀民很紧张他但还是高兴杨佳蓉能回来，竟然能说出别样的情话。陶志纲在中子源实验室外等着钟心，他建议钟心将实验室也转移到防空洞。彩兰又在和其他男生聊天修建防空洞，彭雄飞看见又吃起醋来直接阻止了彩兰和别人聊天。

彩兰不明白彭雄飞的做法，彭雄飞却终于认清了自己的情感，对彩兰道歉并且表明自己的心意，向彩兰求婚。彩云喜极而泣说自己不想嫁给彭雄飞了，彭雄飞兴致一起直接扛起彩兰满操场跑着向众人宣布彩兰是自己的媳妇。钟心不想因为搬实验室耽误中子源研究进度，因为在401所里也有一支队伍在研究中子源，而他们采用的是相对简单的苏式，钟心害怕被人家超越，她觉得第二个研究出来的人，就等于没有研究。陶志纲即将出差，他和钟心约定，比一比谁先成功。陶志纲给了钟心几颗奶糖关心其不要只顾着研究，钟心对陶志纲的感情已然是不同了。

江水宁来信保卫处的同志们都围着黄凯华凑热闹，陶志纲开玩笑吓唬黄凯华，哪知道江水宁的信中同意了黄凯华的大胆求爱，陶志纲强迫黄凯华赶紧给人家江水宁回信，正当黄凯华欣喜若狂的时候，却收到了前妻的来信，得知前妻要把儿子交给他抚养。黄凯华因为儿子的事情犹豫了起来，王怀民和彭雄飞都鼓励黄凯华当面和江水宁聊清楚这件事情，王怀民为了促成机会将去北京出差的机会让给了黄凯华。钟心和钟教授一起加入到防空洞的修建当中，钟心埋怨这种简易的防空洞无法抵抗原子弹，又因为王怀民没来她也不想干了，说起干好本职工作的事情，钟心又提起杨佳蓉的事情更加生气。

钟心无端发脾气都是因为401所的竞争。杨佳蓉即使在基地当护士仍然没有放弃辐射学，还给基地的其他人普及辐射知识。江水宁因为黄凯华没有回信而继续写信，她担心黄凯华是因为生活或者工作上的原因苦恼才不与自己联系。哪知道信写完黄凯华就出现在了江水宁面前。王怀民看着上课的杨佳蓉很是欣慰，杨佳蓉照顾振理照顾自己还是自己信仰的引领者，王怀民磕磕绊绊地说出自己本来有礼物要送给杨佳蓉，又挣扎着坚定地向杨佳蓉求婚，要与其组成完整的家庭相伴余生。杨佳蓉拿出王怀民要送自己的礼物还给了王怀民，杨佳蓉却因为自己的身份顾虑王怀民的前途，婉拒了他。杨佳蓉即使要离开仍然关系王怀民不要受到原子弹的伤害。

借着去北京出差的机会，黄凯华出现在江水宁的面前，江水宁不明白黄凯华为何对自己忽冷忽热，黄凯华因为婚姻的挫折和事业的保密性才如此犹豫，黄凯华最终向江水宁坦白了自己的家庭情况和工作情况。江水宁没有说出自己的答案却讲述了自己童年的故事，被拐卖到北京的江水宁小时候被辗转贩卖，幸好在十五岁那年被现在父亲救下，她的内心有创伤不敢相信任何人，只有黄凯华不一样，但是黄凯华突然出现突然消失又向自己表明了那么多问题，王怀民却唯独忘记表明自己是否真心爱江水宁，黄凯华急着表白深爱江水宁，既然有爱为什么不能在一起。

黄凯华满心欢喜回到基地并向组织提出申请要与江水宁结合为革命夫妻。铀球加工的最后一个关节交给大海来完成，由于演练已经经历了上万次，大海还是较有信心，组织也信任大海的手艺。紧张的铀球加工开始，所里的领导都在加工室外看着，不幸的是机床的真空吸盘出了问题。

陆大海接受任务，对首颗正样铀球进行切割，他调整呼吸，屏息凝神，即使机床吸盘出现问题但596第一颗正样铀球顺利加工完成。401所传来实验成功的喜报，钟心的小组只能暂停工作，张来等都伤心地收拾着实验室的资料。钟心忍不住在父亲面前落泪。钟培林安慰说在这个新中国不论谁有了成果，都是人民的成果，都要为祖国而骄傲，都属于这个伟大的时代。道理钟心都明白只是自己没能第一个研究出中子源还是让人难受的，钟心伤心痛哭不止。

杨佳蓉找石红英从基地拿出自己那些研究辐射的书，杨佳蓉不被允许研究辐射但她还是想要研究辐射。石红英支持杨佳蓉的决定但问起其与王怀民的事情之后，杨佳蓉又逃避不答。傅首长给战士们传阅被中国打下的美国有名的战斗机U2的照片，正是这次打下U2才真正地振奋了中国人的士气，我们中国根本不害怕美国“纸老虎”。不论如何只要我们炸响596才能真正地保护中国，维护和平。钟心找到陶志纲，陶志纲一直不知道怎么劝说失意的钟心，但好在钟心自愈能力比较强已经走出了失败的阴影，现在的钟心负责产品运行和后续维护工作所以需要陶志纲保卫处的配合，陶志纲很开心地答应钟心。

彩兰给彭雄飞送饭，彭雄飞嘴皮子欠老惹彩兰生气，彩兰生气要走，彭雄飞求生欲上线对着彩兰一通夸，彩兰突然逗彭雄飞要彩礼钱，彭雄飞没有钱拿全尺寸爆破实验成功当彩礼，这天下独一份的彩礼彩兰欣然接受。爆轰实验成功并且超出预期，经过多年大大小小的各种实验，至此原子弹离成功炸响只有寸步之遥。彭雄飞和彩兰给大家发喜糖，两人就要结婚邀请大家晚上在食堂乐呵乐呵。杨佳蓉违背命令，向上提交了对现行辐射防护规定的建议，牛玲为她的处境担忧。杨佳蓉为了科学和科学家的安全坚持自己的理论，牛玲担心杨佳蓉心里只有别人一点都不为自己考虑，杨佳蓉含着泪说自己已经放弃了这生最爱的人所以没什么可怕的了。

借着试验成功的欢庆时刻，彭雄飞和李彩兰举办了婚礼。大家起哄要彭雄飞讲述怎么和彩兰恋爱的，彩兰谢谢陶志纲将自己带到彭雄飞面前，留在食堂工作，这样自己才有今天。陶志纲早就看出彩兰会为大家带来力量帮助彭雄飞完成事业，陶志纲又提到自己羡慕彭雄飞能和彩兰组成家庭，说的时候还看向了钟心。黄凯华拉下陶志纲好奇地问彭雄飞怎么这么久才娶彩兰，彩兰怕伤了彭雄飞的荣誉自己解释是因为要等原子弹事业有了成果才接受求婚，彩兰鼓励在座的同志们也早日找到幸福。彭雄飞最后对着大家说自己爱彩兰，基地的所有同志都爱彩兰。

振理也参与了婚礼，在台下刺激王怀民，人比人气死人，看看人家彭雄飞怎么就能顺利结婚呢。王怀民离席出门遇见杨佳蓉，和杨佳蓉说自己已经向上级领导提出了要杨佳蓉回到研究岗位，而自己要与杨佳蓉结婚，可是杨佳蓉始终顾虑着会害了王怀民无法造出原子弹，王怀民坚定自己的心意原子弹已经造出自己还害怕什么呢。杨佳蓉被深深打动。回到新房的彭雄飞和彩兰聊起自己初入社会想象的爱情完全不是这样，但是彩兰的出现改变了自己，彭奶奶早就说过了彩兰和彭雄飞是最合适的，彩兰知道自己的不足也会全心全意对待彭雄飞。

596即将要运到罗布泊试爆，只是从西部基地到罗布泊基地不论是公路还是铁路都不会太过平坦，596装填的炸药分量一个不小心就会毁掉多年的努力，陶志纲受命首长负责运送596，基地上下都在紧张地做着保障工作。陶志纲得知跟随自己的小兵巴图是老格勒的儿子，老格勒从未透露巴图是自己的儿子只是希望他能认真踏实地当好一个兵。陶志纲要巴图和自己一起去老格勒的坟前看看，巴图能理解父亲的所作为其感到骄傲。

成格勒的儿子巴图在父亲的墓碑前泪流满面，庄严承诺会接过父亲的事业，继续守护核工业与科学家。陶志纲为巴图郑重整理衣装，又对着老格勒说他的精神有人传承了。运送596的列车已经全副装备完毕而且24小时设有专人看守监控，将车厢用棉大衣封死的主意还是陶志纲想出来的呢。彭雄飞和彩兰分别一味地对着彩兰说情话，两人依依不舍彩兰在基地等着成功的喜报。黄凯华也佩服陶志纲想出用棉大衣武装车厢的办法，钟心和陶志纲就要去罗布泊了，只有黄凯华一边等着江水宁来一边在基地做好后方理论工作。

牛玲当着杨佳蓉的面念出上级针对杨佳蓉所反映的辐射研究理论作出了肯定的答复，且表扬杨佳蓉的研究工作应该得到所有的同志的学习，组织还恢复杨佳蓉的一切研究工作，杨佳蓉激动地热泪盈眶。王怀民在火车上给杨佳蓉写信，想着和杨佳蓉的未来，祖国的未来，那个不久就要到来的祖国盛世有自己和杨佳蓉的存在，王怀民就充满了信心。运送596的专列在狂风与夜色中前行，车上的众人看到戈壁滩上竟有路灯，细看才发现，是战士们把自己绑在木杆上，举着信号灯，为专列护航。无数人的牺牲和奉献都是为了原子弹和祖国的未来。钟心和陶志纲通过飞机负责运送中子源和铀球，陶志纲怕钟心坐在飞机后边颠止不住的关心。

火车护送569的同志们已经到达罗布泊，罗布泊的同志向大家介绍基地布置的所有场景，在原子弹爆炸的一瞬间这些都将毁灭，原子弹的诞生根本就不浪漫，造它出来就是为了彻底消灭它。王明山带领的狩猎小分队负责在罗布泊基地周围巡查特务，即使再艰苦王明山也坚持走完附近几千里的路程。所有的准备工序已经完成就等着科学家们点火。看着茫茫戈壁瀚无边际，彭雄飞忍不住替596呐喊。西部基地，黄凯华到火车站接站，准备了许多开场白一见到江水宁就都忘记了，却发现前妻、儿子和江水宁竟然乘坐同一辆列车而来。

596的爆炸试验由方明将军担任总指挥，关于核爆的任何困难都希望同志摆在桌面上谈，毛主席也提到关于国防科技工作的十六字方针，基地高级研究员立刻承诺坚决做到中央的要求，为确保原子弹万无一失基地做了大量的准备工作，偏偏王怀民提出了相反的意见，做到完全的万无一失是不可能的，首先爆塔的抗风能力就不达标，爆后检测问题等等，除此之外美国因为之前肯尼迪遇刺事件推迟用核能摧毁中国核研究试验场，但是现在美国和台湾勾结派出大量特务打探西部基地的核爆情况准备实施破坏，就596能否爆炸王怀民、钟教授和陶志纲都做出了郑重的承诺。

黄凯华带着江水宁和前妻、儿子一起坐在汽车上，前妻善于胡搅蛮缠每次都把话题聊死，气氛十分尴尬。爆塔下，发觉掩体位置不对的王怀民不由分说地开口怒斥，却发现安排掩体的正是杨佳蓉。王怀民看见杨佳蓉的出现很是吃惊，陶志纲看见杨佳蓉来了正准备看着车过去被钟心喊住，于是陶志纲将车停在一边看着杨佳蓉和王怀民的对话。王怀民被杨佳蓉的数据和测算方法且在掩体安排的是辐射服而不是真人检测，王怀民被杨佳蓉的话说服。

陶志纲看着两人的对话感叹两口子过日子不能找科学家，此话一出钟心狠狠地掐了陶志纲。黄凯华前妻君怡将建国送到之后就要准备离开了，其实君怡人还不错离开时祝福了黄凯华和江水宁，唯一不放心的就是要好好对待建国。钟心暗示陶志纲要娶自己的事情，哪知道陶志纲直接说自己和钟心两清再也不会纠缠。二人并肩坐在戈壁滩上，组织上对于两人的结婚申请还在审查当中，黄凯华着急，但仍对未来充满希望。钟心接到了新任务——成为596的起爆员。

黄凯华因前妻的事情向江水宁道歉，江水宁却微笑着和他规划起未来的生活，还把自己的户口本交给了黄凯华。钟心和另一位罗布泊选出的同志一起竞争起爆员，钟心的心态更加平稳光荣地获得了点亮596的任务。黄凯华和江水宁领证后开始在西部基地生活，江水宁对一切充满好奇。君怡在走之前就和江水宁交代了作为科学家的妻子会承担很多不为人知的辛苦，而且可能一辈子都不知道他在研究什么，但最美好的是科学家都很单纯，和这样的人生活在一起会很幸福。

戈壁滩上酝酿着一场黑风暴，钟心为了追回资料向戈壁深处跑去，陶志纲匆忙去找，风暴越来越大其他人不得不紧急避险，茫茫戈壁寻找钟心也变得困难，钟心一边要要保护文件资料一边要抵挡风沙却不小心陷入沙里无法逃脱。陶志纲着急寻找钟心汽车搁浅不得不徒步救援钟心，但也因此负伤，陶志纲把护目镜和方向都交给了钟心自己却因为负伤无法移动，只得训斥钟心将其赶走，自己一个人直面死亡，哪知钟心看见撞翻的吉普车知道陶志纲受伤返回找他，钟心带不走陶志纲自己也不肯走，危难中两个人终于向对方表白心意，钟心答应了陶志纲要娶自己的请求，中子源和铀球虽然不能在一起但是只要在一起就会发出最耀眼的光。两人相拥一起面对黑风暴。

彩兰遇见黄凯华和江水宁祝贺二位，婚礼不着急办等大多数同志们回来了一起办。彩兰怀孕四个月被江水宁一眼看出来了，江水宁似乎很关心基地同志们在干些什么时刻会忘记保密条例，但是黄凯华始终没有透露。黑风暴过去钟心和陶志纲都还活着，钟心将树枝和皮带固定住陶志纲受伤的腿，两人互相搀扶着踉踉跄跄地走回基地。彩兰帮着黄凯华、江水宁布置新房，还凑了一些粮票祝贺两人结婚，又添置了很多生活用品，这些作为让江水宁很是感动，但是江水宁的表情有些奇怪似乎在担心什么。

核爆零时越来越近，就怕一些普通的牧民会闯入核爆试验区。王怀民申请乘坐飞机进去蘑菇云内采集数据，因为奉献过大傅首长表示上级还在研究中。王明山带领的狩猎小分队在巡查过程中居然遇见了一批持枪的特务，双方交战，王明山下令要缩小包围尽量活捉，成功抓获特务但是王明山腿部负伤却忽略不治，因为是贯穿伤抗生素用的不多随时都有生命危险，但是这条长路已经行走了半年王明山想完成剩下的道路。

大家再次集中讨论596爆炸当天的所有情况，同时通报了狩猎队的情况，经过对被抓人员的审问得知他们是国民党留下的人员，他们已经在沙漠行动了十五年，从最初的两百人到现在为数不多的几人，而且已经排除了他们与台湾方面联系的可能。保卫部分由陶志纲进行汇报，经过三天的联合排查未发现可疑人员。对于596爆破当天的更多情况只能尽量做到最好。夕阳西下，钟心、陶志纲、王怀民、杨佳蓉和彭雄飞哼着歌，大海和方小云跳着舞，每个人都在期待着核爆零时的到来。

王明山向大家宣布狩猎小分队圆满完成任务顺利归队，就在核爆要炸响的那一刻王明山终于安心倒下。核爆零时当天，原子弹在重兵护卫之下，每一个原子弹事业的工作人员的注目之下，596被推出仓库，缓缓升上爆塔顶端。技术人员小心将596进行安装，方明将军也将此事秘密汇报至周总理。罗布泊突然出现大风天气，塔台爆室晃动，好在是在可控范围之内，准备工作已经结束，技术人员安全返回。

王怀民单独找到傅首长，申请参加回收地面核测试数据的任务，即使这是个九死一生的任务王怀民还是坚持上阵，托付傅首长交给杨佳蓉一封信。他不知道，此时杨佳蓉正在为进入蘑菇云采样做准备，每一个坐上飞机准备采集数据的同志都给家人留下了信件，只有杨佳蓉默默摸着王怀民给的胸针。经过全国各大气象专家的联合分析终于确定核爆当天的天气良好，核爆按原计划进行。大家既焦急又期待，随着发令员的口令，起爆员钟心摁下按钮，蘑菇云腾空而起，照耀出的万丈光芒和释放的能量足以摧毁一切。

蘑菇云从炸开到缓慢消散，数据收集的同志们及时赶到核爆钟心冒着生命危险收集一手资料。外围采集的数据传回总部显示并不乐观，因为核爆磁场影响较大所以最准确核心详细的数据还需要在核爆内部进行数据采集的同志传回。杨佳蓉和王怀民一个在地面，一个在空中紧急采集数据，靶场中，王怀民发觉数据仪器少了一个，独自冲回爆心区域，找回最后一个仪器。而杨佳蓉的空中采集已经完毕顺利返航。在洗消的过程中，王怀民突然开始呕吐。为了其他同志的安全必须将其隔离。

数据很快传回指挥室，经过数据分析员们紧张的测算，结果出来了。钟培林郑重而缓慢地宣布：这一刻我们等得艰难而缓慢，但是这次爆炸的原子弹释放当量超过美军在广岛投放的原子弹当量，所以这是一次成功的核爆炸！大家欢呼雀跃，方明将军将情况告知总理。大家都沉浸在核爆成功当中，1964年10月16日，历经千辛万苦我们终于永远了自主研发的原子弹。毛主席也无法再隐瞒此激动小心让周总理提前公布，全国各族人民都为原子弹的成功欢呼雀跃。西部基地也得到消息，打算好好庆祝。杨佳蓉的检查结果显示无辐射影响，而牛玲告诉王怀民的父亲王明山的情况不容乐观，但当他听到广播中播报原子弹成功爆炸的消息时，嘴角却是掩盖不住的笑意，美国的中国悲观论调恰恰从侧面证实了中国核爆的真实性。

杨佳蓉去看望王明山，王明山认识杨佳蓉问起王怀民的情况，杨佳蓉安慰王明山王怀民只是因为工作辛苦要好好休息，而王怀民恰是中国核武器研制的中坚力量，王明山骄傲但也知自己时日不多交代杨佳蓉许多王怀民的事情。王怀民的检查报告送往北京继续验证，为防止其成为辐射源不得不继续隔离。现在陶志纲一召唤钟心就跟着一起，钟教授也不再阻拦。由于保密性的要求所以表彰原子弹突出科学家和技术工人无法公开身份领奖，他们必须继续隐姓埋名为国家奉献自己。方小云再无理由继续留下第二天就要离开基地去北京学习，大海明白了信仰的伟大人的渺小，支持方小云去上大学，四年后两人会用跟好的自己面对面，方小云和大海许诺毕业就结婚。

陶志纲也向钟教授表明自己对钟心的满满爱意，请求钟教授同意两人回到西部基地立刻结婚结成革命伴侣，钟教授仍然不能接受，他介意的还是两人文化水平的差距，陶志纲将自己从钟心处学习到的很多知识向钟教授汇报，但是钟教授还是坚持两人无法达成精神境界的沟通，且现在也不是钟心结婚的最好时候，一旦结婚有了孩子又如何去追求科学的梦想，陶志纲根本无法和钟心志同道合感同身受，钟心生气离开，陶志纲也表示自己不会放弃。王怀民终于拿到了自己的检查结果，离开隔离病房，他赶到父亲的病房，但还是晚了一步，王明山光荣牺牲，王怀民在父亲耳边私语一家人就快要在天上团聚了。

纪念为原子弹事业牺牲同志的墓碑群中又多了一具英雄的尸体，人民和国家永不会忘记英雄的付出。自从拿到体检结果，王怀民就开始躲着杨佳蓉，彭雄飞为王怀民打掩护之后质问其为何转变态度，王怀民咳嗽不止没人知道他的情况。傅首长也问牛玲王怀民的情况如何，本来要转交给杨佳蓉的信被要了回去，其实王怀民的报告显示其未来可能会患上白血病，王怀民不想自己继续连累杨佳蓉，只想把剩余的时间留给研究，牛玲也只好帮他隐瞒。黄凯华和江水宁的婚宴就要举办了，江水宁有些一反常态。

回到西部基地，众人参加黄凯华和江水宁的婚礼。既是为了庆祝婚礼又为了原子弹首爆成功，大家都热热闹闹开开心心地开玩笑。江水宁似乎心里负担很重在回答大家伙的问题时也表现的不太自然，至于两人的恋爱问题还是陶志纲比较有发言权，陶志纲上台讲述之前还特意关心钟心，然后就叭叭地讲述了人家的爱情故事。等他下台之后和钟心的事情被问起时，还是一脸的沮丧，因为钟教授的不赞同婚礼也是没那么快。

大家的话题又转移到了杨佳蓉和王怀民的身上，但是王怀民因为自己的身体根本就没有出现在婚宴上而是继续研究，杨佳蓉只好将话题再次转移回婚礼的主角身上，王怀民现在已经会时不时流鼻血了，杨佳蓉去找他时已经发现血迹也猜到了王怀民的情况，王怀民为避开杨佳蓉躲在实验室的角落里，鼻子流出的血已经染红手帕。即使看见杨佳蓉留下的见面字条也只有伤心的资格。黄凯华和江水宁匆忙赶往基地门口迎接江水宁的舅舅，然而基地出于保密需求，没有允许舅舅进入。舅舅交代黄凯华还讲起了江水宁的艰难前半生留下了眼泪，黄凯华更是承诺会对江水宁好。

钟心和陶志纲商量如何度过钟教授这一关，但凡结婚就是要通过基地党组织同意，有钟教授在就是一大阻拦，陶志纲突然拉着钟心的手承诺自己一定会向钟教授证明有能力配上钟心，如果钟教授再不同意那就来硬的，钟心被陶志纲的话语感动。建国竟然和振理说自己的后妈江水宁是特务还要找出证据证明。婚礼彻底举办完成，江水宁和黄凯华的话中始终有话，只是醉酒的黄凯华根本没有听出。

县城饭店，黄凯华、江水宁和舅舅三人一起吃饭，舅舅话中也打听黄凯华工作单位的情况，在闲聊中黄凯华就要暴露基地一些情况幸亏及时止住。趁着黄凯华去书店，舅舅瞬间换了一副面孔，原来他的真实身份是国民党特务“老康”，江水宁竟是潜伏已久的特务“古扇”。老康怀疑江水宁假戏真做，并提醒其不要忘记自己的任务和特务行铁律：谁要是出现真感情那就是提前进入坟墓，在他的提醒下江水宁恍惚答应。

傅首长和钟教授向大家传达了毛主席的重要指示：中国第一颗氢弹叫639，三年内一定要让首颗氢弹爆炸成功。不论是什么弹，我们就是要超过别国。氢弹的研究难度巨大，国际上没有任何关于氢弹的理论知识，，在三年之内仅知道氢弹、聚变四个字怎么可能研究氢弹，大家都提出质疑又沉默，即使是研究困难很大，大家依然为新任务感到振奋。钟心发觉氢弹研究人员没有自己，钟教授先是告知钟心我国确实确实导弹来结合原子弹进行投送，而钟心就是要进入到两弹结合研究小组。钟教授承认自己在陶志纲问题上有些着急还是希望钟心多多考虑与陶志纲的关系，钟心坚持自己的选择。

石红英还是关系钟教授身体，这一切都被钟心看在眼里。杨佳蓉本想找牛玲问王怀民的情况，但是牛玲害怕自己说露嘴也避开杨佳蓉。王怀民知道无法成功隐瞒杨佳蓉自己的病情，只好给杨佳蓉留了一封信，请求其放下两人之间的感情，将剩余时间留给研究。王怀民如期赴约与杨佳蓉见面，把自己写好的信件递给杨佳蓉，就算已经知道王怀民的情况，杨佳蓉仍然愿意与王怀民共同承担未来，但王怀民拒绝了她。氢弹专家小组碰面开展会议讨论氢弹的初步情况。