方学桐、钱仲平为不能去飞机厂实习与院长发生争论，情绪激动的学桐跑到大雨中发泄心中的愤闷。高宝瑟让方学桐鼓足勇气面对现实。钱仲平在雨中被忧伤的琴声所吸引，从而认识了美丽的海伦。高源澄和郝思嘉在陪学桐喝酒的时候，认识了郝父，郝父向他们讲述了不堪回首的往事，在展览大厅，仲平邂逅海伦。芷若为了学桐全身心的投入到学业中，不被感情牵连，毅然决定去加州理工学院攻读博士，学桐如愿以偿地被博格教授录取。

海伦祝贺仲平被加州理工学院录取。海伦舅妈对钱仲平异常歧视。芷若结识了非常热爱中国的吉米。钱仲平无法忍受海伦舅妈对中国人的冷嘲偏见，决定与海伦分手并希望海伦到车站送他。布达莱尔对钱仲平的到来表示欢迎。方学桐领导的火箭试验小组不畏难险，反复试验，不幸郭仕强在一次试验中遇难......

郭仕强为科学的献身，更加坚定了方学桐继续火箭试验的意志，他的执着追求，感动了博格教授。博格解囊相助；张芷若在实验物理方面不断取得突破。方学桐终于取得了实验成功，芷若发来了贺电，方学桐感谢博格教授的培养和支持，并作了精彩的论文答辩，令在场的同行无不敬佩，中国人在西方的科学讲台上扬眉吐气。

方学桐、高源澄考取了博士学位，博格授命于空军部，推荐方学桐进行战时火箭的研究，张芷若因疲劳过度住进了医院。方学桐到医院探视。芷若告诉学桐要忍辱负重。学桐同意了导师的推荐，进入了火箭研究中心。钱仲平被借到博格教授领导的实验室工作。他们制造出第一代“下士”导弹。芷若没有接受吉米的求爱，吉米决定去炮火中寻找归宿。美国向日本投了两颗原子弹，令留学生们震惊，日本人投降令留学们欢呼雀跃......在联大的庆祝会上，方东树透过泪水，恍惚看见了妻子的翟尔柔......

海伦与钱仲平在教堂举行了隆重的婚礼。方学桐参加了美国空军参谋部组织的科学顾问团去欧洲访问。日本投降之后，国共重开战端，中华民族又陷入内战深渊。方东树张国栋痛心疾首，翟中和宁愿饿死也不吃嗟来之食。由于方学桐在任美国空军高级科学顾问期间所取得的卓越成绩，美利坚合众国国防委员会对他进行嘉勉，他成为世人瞩目的青年科学家。

方学桐、张芷若做好了随时回国的准备。由于国民党的腐政，国内物价上涨，货币贬值，人心慌慌、高一鸣代表国民党政府动员教授举家迁台，遭教授们拒绝。林虹受中共之委托赴北大清华向众教授介绍共产党的情况，并转移贵重的科研仪器和一批专家学者，北平和平解放，教授们兴奋不已，迎接新中国的到来，林虹出任理学院党总支部书记，方东树被选为人民代表，出席政治协商会议。学桐、芷若们准备启程回国。