抗美援朝战争爆发后，美国政府公开对中国进行核威胁。新中国的最高层清醒地意识到：要打破美国的核威胁，就必须拥有自己的核武器。为此，毛泽东(韩中 饰)与苏联领导人赫鲁晓夫举行会谈，希望得到苏联的帮助。赫鲁晓夫表示：愿意帮助中国和平利用原子能。

不久，我国广西发现了铀矿石，钱学森(胡亚捷 饰)(胡亚捷 饰)等一批身在海外的科学家，冲破阻力回到祖国……

1955年，决定国家未来命运的“两弹”工程正式启动，挂帅的正是聂荣臻(谢钢 饰)。

虽然国家正处于创业的艰苦时期，但对于“两弹”工程来说，最大的难题还不是钱，而是缺乏科技人才。原子弹方面，宋任穷和钱三强(王同辉 饰)一起运筹帷幄、调兵遣将；导弹方面，钱学森却苦于无人可调。聂荣臻为此专门召集会议，向各大学要人。时任哈尔滨军事工程学院院长陈赓，将一批技术人才输送到筹备中的导弹研究院，有些大学却不肯放人。陈赓为此发了火，还是无济于事。