1956年2月28日，赫鲁晓夫致信毛泽东，表示对中国原子能事业提供全面援助。

3月14日，军委扩大会，周恩来请钱学森给元帅、将军们讲发展导弹的技术和规划。会议决定成立航空工业委员会。会后，周恩来宴请钱学森。

4月13日，航空工业委员会成立，聂荣臻为主任，黄克诚、赵尔陆为副主任。

同年春天，周恩来指导制订了《1956年至1967年科学技术发展远景规划纲要》。

同期，台湾蒋介石集团频繁出动侦察机骚扰大陆，我空军积极应敌。

周恩来招待钱学森等人，钱学森向周恩来介绍从美国自费回国的郭永怀。几天后，郭永怀到力学所任副所长。

聂荣臻元帅主动要求主管军工生产和部队装备工作，担任国防科委主任，兼任国家科委主任。11月，他就任副总理，分管自然科学和国防工业、国防科研，从此，聂荣臻元帅与中国的两弹一星事业结下了不解之缘。

新机构的成立，迫切需要人才，钱学森为此不断奔波，但他要的人才大多没有到位。钱学森说：“导弹、火箭的事还要不要搞了？要搞，就应该赶快着手调人，不能再拖了。”聂荣臻专门找周恩来汇报，周恩来爽快表示，需要哪些人，提出名字，他来批。在周恩来和聂荣臻的直接指导下，日后成为两弹一星元勋的屠守锷、黄纬禄、姚桐斌等人来到了五院。

钱学森同孙继先陪同苏联专家盖杜柯夫将军赴大西北考查并选址导弹试验基地。

但靠苏联的帮助发展原于弹的想法很快就破灭了。7月，赫鲁晓夫访华时跟毛泽东说：苏联的原子弹已可以打到美国的本土上，中国再搞原子弹意义也不大了。有苏联这一把核保护伞就可以了。随后，赫鲁晓夫提出在中国设立“长波电台”和联合舰队，这个海军舰队的指挥权由苏联控制，被毛泽东一口回绝。

这年8月，钱三强来找邓稼先，说国家要放个大炮仗，调你去做这个工作，怎么样？邓稼先明白是搞原子弹，既兴奋又紧张，回家跟妻子许鹿希道别，许鹿希问他调到什么地方工作，邓稼先守口如瓶。他带着欠意深情地告诉妻子，以后家里的事不能管了，他的生命就献给未来的工作了，就是为它死了也值得！许鹿希被震撼了，但她没想到的是，邓稼先这一去，就是整整28年！

毛泽东（唐国强饰）决定自力更生自主研究原子能。邓稼先在清华、北大、北航等高校挑选了28名学生，组成研究队伍，成为原子弹、氢弹研制的中坚力量，他们日夜奋战在原子弹教学模型大厅。在钱学森（陈建斌饰）的领导下，五院开始对苏制P-2导弹进行仿制。李觉少将选址金银滩基地得到邓小平的批示，开始着手建设。基地取名代号221，核武器基地负责人选择张蕴钰担任。张蕴钰在敦煌进行考察，为了保护敦煌遗址他不惜与苏联专家翻脸，经分析张蕴钰决定重新选址，选择了远离敦煌的地方取名马兰基地。

苏联专家说完成导弹试验基地建设要用十五年。然而，建设导弹试验基地的工程兵们像蚂蚁一样完成着工程浩大的壮举，仅用了两年零六个月就完成了导弹试验的所有设备。聂荣臻亲自到五院视察，解决了帐篷里没有取暖火炉的问题。毛泽东（唐国强饰）和周恩来接见了孙继先，了解了前方的情况。中央组建地空导弹部队，岳振华被任命为营长。苏联方面暂缓向中国提交原子弹模型和技术资料，宋任穷和刘杰上山向聂荣臻汇报了这一情况。中央决定自己做出原子弹。一九五九年中苏分歧公开化，苏联派来的专家和援助项目撤走。

钱学森（陈建斌饰）的思想汇报得到了领导的赞扬，领导也决定批准他入党，钱学森感慨万千。蒋介石的侦察机不断骚扰大陆，但是北京还不具备打击高空飞行的能力。毛泽东（唐国强饰）下指示一定要搞好地对空导弹，打下高空侦察机。一九五九年十月七日，蒋介石侦察机又来骚扰北京，导弹二营成功击落侦察机，创造了世界上第一次用导弹击落飞机的先例。一九六零年七月十六日，苏联突然撤走在华专家，终止对华援助，毛泽东决定自力更生。中国召集相关方面的知名中国科学家，成立原子弹研究小组。