宝瑟源澄为去台湾还是回祖国争论不休，中华民国驻美国大使馆参赞劝方学桐去台湾、方学桐断然拒绝。宝瑟结束了一厢情愿的爱情，含泪离开了学桐。留学生听到中华人民共和国成立的消息，欣喜若狂奔走相告，整个华人街都沉浸在沸腾欢歌笑语之中，中国科学家和美国朋友在波士顿广场一起扭起了欢庆的秧歌。

　留美中国科学工作者举行新年年会，学桐、源澄、仲平发表了热情洋溢的讲话。大家激动不已为祖国干杯。思嘉把身心灵肉献给了所爱的源澄；芷若，学桐谢绝了美国导师和学院的挽留，决心告别美国富裕的生活和优良的科研条件，报效于新生的中国。由于中美没有建交，海伦不能同钱仲平一起回国，但是丈夫的爱国精神深深地感动了海伦，他们深情告别；郝父经过痛苦激烈的思想斗争，终于同意女儿和源澄结婚回国，临别前，他们在父亲面前长跪不起。

在即将登船的时刻，学桐被纽约移民局带走。芷若为学桐毅然留下。仲平、源澄踏上回国的路程。芷若为学桐奔走呼吁。华罗庚先生发表公开信。博格教授及美国同行向移民局保释学桐，学桐与芷若举行婚礼。学桐在移民局的监视下，发奋著书，完成了科学业巨著《控制论》，在周总理的关怀下，移民局终于批准学桐回国的申请。他们历尽周折踏上回国的路程，在途中生下了爱的结晶，终于踏上热恋的故土；在天安门广场上，方学桐深情地说，我相信我一定会回到祖国，现在我终于回来了。