受到运动冲击的聂荣臻(谢钢 饰)与钱学森(胡亚捷 饰)(胡亚捷 饰)一席倾心长谈，他希望受到特殊保护的钱学森发挥特殊作用，坚持“两弹一星”事业，钱学森慨然允诺。两人百感交集，含泪拥抱。

中央决定组建中国空间技术研究院，钱学森推荐年仅38岁的孙家栋(苏茂洋 饰)负责卫星的总体设计工作，孙家栋果敢地承担起这一使命。

为了建立卫星测控系统，陈芳允前往渭南山区。他和他的同事们，着手制定返回式卫星测控和回收方案的前期工作，在艰苦的条件下开始绘制中国航天测控网的蓝图。

在上海的实验室内，刘承熙(贾梓 饰)终于完成了人造卫星奏响《东方红》乐曲的实验，但曾经推荐过他的赵九章却在北京发生了不幸。钱学森的眼泪还未干，又一个噩耗传到了周恩来(刘劲 饰)耳中：一架从兰州到北京的飞机失事，郭永怀(张卫健 饰)不幸遇难。为此，周恩来特别强调：“以后，我们国家重要的科学家，尽量不安排坐飞机，更不要集中乘坐飞机。”