朝鲜战争爆发，中国应朝鲜政府的请求，作出“抗美援朝、保家卫国”的决策。1951年7月，中朝同联合国军在开城来凤庄举行和平谈判。但由于联合国军方面缺乏诚意，最终谈判破裂。三营营长给七、八、九三个连队的连长和指导员布置进攻346.6高地的战斗任务，李延年发表意见，给出思路缜密的作战建议，获得了批准。七连查岗时，发现战士小安东不见了，马上鸣枪示警，很快小安东被抓回。连长刘家龙大怒，举枪对准小安东。李延年见状急忙叫住连长，说此事已影响到连队的政治思想工作，希望交于自己处理。李延年讲起小安东的悲惨身世，他的讲述引起了大家的共情，众战士士气大涨，纷纷表示要保卫家园，不再让家乡的亲人受到侵犯。

联合国军军营两天没有被我军袭扰，反而让汉奸王觉仁警觉起来，建议下令加强对346.6高地的戒备。此时，李延年和刘家龙等人正潜伏在346.6高地前，他们从望远镜里发现敌军加强了戒备，遂果断决定停止行动，等待袭扰。营炮兵开炮，袭扰开始。李延年和刘家龙在黑暗中下令开始行动，排雷手按计划开始排雷，志愿军战士们举着草人大喊，干扰着敌人的判断，敌军胡乱地反击着，火力排排长观察记录着敌军火力点。袭扰结束，战场恢复安静。联合国军上校和王觉仁听完战况汇报，判断这就是一次普通袭扰，认定外军不会发动进一步的攻击行动，遂放松了警惕。

346.6阵地传来敌军反动广播，王觉仁不断地向我军进行反动宣传，解放战士罗厚才等人深知不妙。此时，曾副科长得知346.6高地被拿下后，提议让七连撤下来，并审查名单上的五个人。李延年和曾副科长发生了意见分歧，最后不得已只能同意曾副科长的审查要求。但李延年内心却主意已定，他先去见了已经进入到新任务里的刘家龙，然后对副连指导员和副连长交代了一番，给了他们一份计划书，便带着罗厚才、小安东等六人，去执行一项秘密任务。

陈团长、曾科长等人看着李延年出发前留下的计划书，得知李延年是要利用敌人的心理，进行一次锄奸行动，陈团长遂导演了一出我方内讧发生冲突的好戏。联合国军营地前，李延年假装被绑架，骗王觉仁探身而出，一举成功击杀王觉仁。联合国军这才反应是计，马上组织反击，李延年按计划发射了信号弹，陈团长、刘家龙立即下令埋伏好的炮兵炮击，联合国军营地门口一片火海，人仰马翻。锄奸成功，曾副科长宣布审查结束。

敌人步兵来犯，李延年组织大家坚守阵地，成功击退了联合国军的这次进攻。然而，喘息未定，敌军的炮火攻击又来了，李延年果断指挥战士们转移到雨裂沟躲避，并命令司号员拿着他画的草图火速穿越封锁区，回营部请求炮火支援。由于步话机损坏，营指挥所无法知道346.6高地的情况，营长正准备下令炮击高地时，司号员传递的信件终于到了。营长立即按信件内容配合李延年的行动，避开雨裂沟，对阵地进行炮击。正在休整的联合国军，被突如其来的炮弹炸得措手不及，炮声一停，李延年一声令下，战士们纷纷跃出雨裂沟消灭残存的敌人，将阵地重新抢了回来。

李延年按计划吹响了口哨，众战士利用交通壕，放弃反坦克壕，撤入第二道防线。敌人占领了反坦克壕，马上构筑工事，架起枪炮，准备利用壕沟向阵地继续进攻。李延年见状一声令下，提前埋好的地雷、炸弹同时起爆，从壕中逃出的敌人，又被我军悉数歼灭。敌人这次进攻，损失惨重，终于顶不住，溃退而去。李延年深知敌人很快会重新组织一次新的进攻，看着伤亡的战友们，他平复好情绪，做出新的战斗部署。最终，在我军强势的攻势下，敌人不得不以接受现有控制线停火的条件，回到了谈判桌前。李延年和万千英勇的战士们凭着不怕牺牲，绝不屈服的精神赢得了战争的胜利，打败了侵略者，完成了保家卫国的使命。

1961年1月，于敏和妻子孙玉芹还正为出国留学做着准备。负责牵头组织氢弹攻关的老郝找到于敏，问他愿不愿意加入氢弹理论预研工作。尽管知道一旦答应下来，不仅要放弃难得的留学机会、放弃之前的声誉，还要一辈子默默无闻、隐姓埋名，甚至要对家人都严格保密，于敏还是斩钉截铁地答应了下来。加入氢弹理论小组后，于敏、陆杰等人面对的第一个难题便是：根据美国期刊刊载的论文，在设计中添加氚有利于氢弹起爆。然而如果真要通过实验来确认这一技术路径，要花费至少三年时间、数亿人民币。

克服了重重困难之后，于敏终于找到了答案。他在科学家们和研究所领导面前验证了自己的理论，最终领导拍板，放弃错误的氚氚反应模型，于敏的计算为氢弹计划节省了几年时间、几亿资金。而在于敏攻克难题的同时，怀胎十月的孙玉芹即将临产。孙玉芹独自一人忍着剧痛赶往医院，生下了宝宝。氢弹研究到了下一个关口，需要通过大量运算来验证理论和工程模型。然而人手不够，唯一可用的电子管计算机又匀不出足够的机时。一番努力后，原瑾泓等有生力量加入了队伍。于敏带领大家没日没夜地抓紧进行计算。他还想尽办法给大家补充营养，把母亲给孙玉芹补身体的鸡蛋都“借”了来。

直到孙玉芹生病发烧，于敏才想到要回家照顾妻子，却被孙玉芹劝阻，让他以工作为重。在于敏带领下，运算工作终于取得了突破。然而于敏却因过分疲劳晕倒，被送进了医院。领导让于敏在医院好好休养，然而他仍然心系目前面临的理论难题。从医生的话语中，他意外得到了启发，得到了新思路，便悄悄溜出了医院，回到研究所继续开展工作。1965年9月，于敏等人终于在理论上取得了进展，为了验证方案可行性，他带队到上海，通过国内唯一的一台万次电子计算机进行验算。为了提高计算机的使用效率，于敏等人用“换人不停机”的方式工作，还想出了新的分解运算方式。

终于，1965年11月，于敏设想的模型在计算机验算中取得了成功，氢弹理论取得了决定性的重大突破……而得到好消息后，终于放松下来的于敏晕倒了。在医院里，于敏回想起当年他与孙玉芹相识、相恋的往事。那时候他是个一心埋头搞科研的“物理学疯子”，孙玉芹却看中了他的淳朴和纯粹。如今，他终于取得了对国家人民有重要意义的理论成就，却因为保密原则，无法与孙玉芹和孩子们分享这一喜悦。氢弹研究的理论工作终于完成了。老郝要带着氢弹理论设计说明赶回北京向组织上汇报工作，并立刻安排推进工程制造工作。几年的工作中，于敏与老郝、陆杰等人早已积累了深厚的友谊，此时大家心中也充满了胜利的喜悦。

然而噩耗传来，老郝的飞机失事了。挚友离世，于敏虽然悲痛，但也把这份悲痛和对挚友的怀念转化为了继续奋斗的力量。氢弹制造工作紧锣密鼓地展开，于敏、陆杰等人去了青海基地，解决制造中的工程技术问题。在预定氢弹实验时间越来越近的时候，偏偏一个关键部件的手工加工中出现了问题，于敏大胆决策、力排众议，判定不会影响实验。北京，组织上为了慰问一线科研人员的家属，专门组织了新年联欢会。在联欢会上，家属们纷纷倾吐出了这些年来心里的苦水。轮到孙玉芹发言时，她说：“这个国家，不仅靠男人们顶着，也靠咱们顶着。”

为保证氢弹试验顺利进行并督导现场人员完成各种数据监测仪器的安装和调试工作，于敏和原瑾泓等技术专家赶到了戈壁滩上的试验基地。氢弹试验已经箭在弦上，基地里气氛凝重紧张。为了一台仪器设备，于敏和一位现场军人发生了冲突。但两人不打不相识，解决问题后，反而成了朋友。1967年6月17日，机组在试验场上空投下了氢弹，成功引爆！胜利的消息很快传遍了全国。于敏一家在北京正在拍摄全家福，刚从照相馆出来，便遇见了欢庆的人群。《人民日报》加印的号外喜报漫天飞舞，众北京市民欢呼雀跃，人人脸上都洋溢着发自肺腑的激动笑容。

1954年，复员后的张富清没有选择回乡或留在武汉，而是服从组织需要，和新婚妻子孙玉兰去了艰苦的恩施州来凤县。1955年，张富清在粮管所工作，遇到了粮食供应的问题。粮管所能力有限，不能按需供应精米，群众们怨声载道，公安大队的人也来讨粮，甚至把枪都拍了出来。张富清没有推脱责任，他发动周围的群众，用石臼连夜舂出三十担精米，亲自送去了公安大队。1959年，张富清调去了三胡区，一个更穷的地区。张富清决心要解决长期以来的干旱问题，最终在麻坑洞里找到了水源。他带领群众挖掘出了一条引水渠。在大家都欢呼雀跃的时刻，张富清却悲痛万分。娘病重离世，他却因为工作不能抽身回去见老母亲最后一面。

1961年，张富清驻队下乡，身为副区长的他和乡亲们同吃同住同劳动，困难时期，常常饿得冒金星，只能用水充饥。他在山上遇见一个烈属大娘，日子过得艰苦。张富清除了常去帮忙干活，还把孙玉兰辛苦攒下的粮食给大娘送了过去。三胡区旱期缺水，汛期涨水，张富清提议在狮子桥修一个水电站，可即将合拢的时候却出了差错，张富清带头爬上吊索，大家齐心合力解决了危机。水电站竣工，三胡区从此有电了，乡亲们高兴地跳起了摆手舞。可这时大女儿建珍却得了脑膜炎，因救治不及时留下了后遗症，智力停止了发育。

张富清还是觉得党员要起带头作用，孙玉兰最终点头辞去了供销社的工作。张富清又被派去了别的村，孙玉兰不仅要照顾家庭，还要找各种活赚钱贴补家用。孩子们也都很懂事，割猪草、捡柴、拾煤核、捉泥鳅，帮母亲撑起这个家。镇上新开一家照相馆，孩子们都吵着要去拍张照片，给爸爸送去。孙玉兰带着四个孩子照了一张没有张富清的“全家福”。孙玉兰晕倒被送去住院，卫生所的医药费不能全部报销，剩下的钱大儿子建国交不起，是邻居杨英塞钱给他，让他先去交费。建国带着妹妹建荣一路翻山过河，给张富清送去了“全家福”，也说了母亲病倒的事。

张富清带着乡亲们探查了卯洞修路的线路，做好了各项准备工作，终于开始动工。张富清亲自在山崖上打炮眼、埋炸药，在他的带领下，一条大路在悬崖峭壁上渐渐成型。建国听说工厂在招工，他马上就要毕业，想去申请这个机会，可是名额有限，他想让身为公社副主任的父亲给他帮帮忙。张富清听了这件事却坚决不同意，他认为自己是干部，不能搞特殊，不许建国去申请这个名额，父子俩不欢而散。建国毕业后去了农场种树，好久都不愿回家。公路终于修成了，张富清也要调走了。临行前，所有的乡亲父老都来送行，大家对张富清一家依依不舍，洒泪相别。

1981年，张富清调到了来凤县建设银行，他亲自跑到田坝煤矿去收款，坚持不让银行出现呆账、坏账。1984年，张富清光荣退休。2018年，张富清住院，医生劝他做白内障手术。由于医疗费单位可以报销，医生建议他换一个比较贵的晶体。张富清坚持要换最便宜的晶体，说公家的钱不能乱花，也算是自己继续给国家做贡献。小儿子健全告诉张富清，国家正在登记退伍军人的信息，张富清就让他把自己旧皮箱里的东西拿去登记。同学聚会上，健全把皮箱里的证件、奖章和报功书的照片给老同学张孺海看。

在壶梯山战役中，张富清被评为师一等功，张富清也随即光荣地加入了中国共产党。在随后的临皋村战斗中，张富清又立新功，再获得一枚师二等功勋章。再之后的永丰战役中，西北军最终攻下了永丰城，可张富清的战友们却没能活下来，他们牺牲在了城外的焦土之下。这一场战役结束，张富清再次被授予军一等功勋章，西北军政治部加授特等功，由王震亲自颁发。张富清说这枚勋章自己是替那些牺牲的战友们领的，自己将用一生去守护这份荣誉。张富清的故事被媒体报导出来，他为此大发雷霆，训斥儿子健全不该把这些事情讲出去。来凤县委宣传部的领导来做张富清的工作，说配合宣传是组织上交给张富清的新任务，老人家这才同意接受采访。

1988年，南海。水下出现潜艇巨大的身影。艇内，黄旭华向艇长示意，深潜试验开始。千里之外的家中，妻子李世英暗自牵挂着潜入深海的丈夫。时间回到1952年，青年人正在进行文体活动，那是李世英第一次给黄旭华理发，这一理，就是一辈子。黄旭华因为在苏联专家教授仿造鱼雷艇的课堂上提出一些出格的问题，与随行翻译严保国发生了争执。二人不打不相识，成为一生好友。一天，黄旭华被叫进主任办公室，通知他即刻出发去北京开会。北京海军大院，黄旭华与同样迷惑不解的29个陌生人一起等候开会。于所长庄严地告诉大家，国家开始建造核潜艇，从现在起他们将与外界断绝一切联系，一辈子做无名英雄。

于所长和严保国随同军事代表团出访苏联，空手而归。苏联专家也撤退了。大家不由感叹，一切从零开始，自力更生，艰苦奋斗。核潜艇设计的一个关键环节是水下试验，要找到可供试验的大型水池。黄旭华接受任务回到上海，路过家门而不入，开始了枯燥的水池试验。终于有一天，下班的李世英听到家里传来熟悉的口琴声，加快脚步，推开家门，只见女儿正陌生地看着黄旭华。第二天黄旭华再次告别，重返试验。在水池边的黄旭华得到父亲去世的消息，泪洒当场，却无法回家乡送别。

时间回到1962年，核潜艇项目被通知下马，众人痛苦离去。而黄旭华作为极少数留守人员，开始了孤独的坚守。1965年中央决定重启核潜艇项目，黄旭华将自己三年研究的资料全盘奉献。在首艇设计方案上，黄旭华主张采用先进的水滴型。大家激烈争论。出于安全考虑，上级暂时选择了常规的线型设计，严保国兴奋地准备方案汇报。与此同时，中央领导希望征求更多方案，于所长命黄旭华汇报水滴型方案。最终，上级撤销原计划，大胆改为水滴型一步到位的方案。这也让严保国与黄旭华产生了矛盾。

设计方案已定，所有压力全在黄旭华身上。正当大家一筹莫展之际，严保国冲进设计室，拉走黄旭华。原来有人从国外带回一个核潜艇仿真玩具。尽管是仿真玩具，也让人兴奋不已，毕竟终于见识了核潜艇的真面目，二人彼此释怀。时间回到1966年，因为研发工作，黄旭华携妻女搬到了物资匮乏的福禄岛。岛上的船厂工人只看图纸根本无从下手。面对解释不清的各种问题，赵达生提议做一个1:1的大模型。在黄旭华等人的不懈努力下，为保证核潜艇万无一失，上级终于同意搭建1:1大模型。

为了让科研人员补充营养，警卫连的战士们把仅有的鸡蛋悄悄放在研究室窗外。黄旭华找到俞连长，送回鸡蛋并表示感谢。雷雨天气，研究所停电，俞连长不顾大雨为了科研人员跑去抢修，却不幸触电身亡。黄旭华万般痛苦地看着俞连长年幼的儿子、妻子和老母亲，内心酸楚。转眼到了1988年。俞连长的儿子也成了一名潜艇兵。誓师大会上，战士们纷纷拿出自己的遗书，唱起《血染的风采》。

1988年，核潜艇基地，官兵以参加此次深潜试验为荣并报以牺牲的决心。誓师大会上黄旭华当场宣布与大家一起下潜。深海，黄旭华在艇内和艇员聊天，打消他们的顾虑，安抚他们的情绪。艇内出现的漏水终于被堵上了，艇员们开心地说：“有黄总工镇着没问题！”。随着舱壁不断凹陷传来的恐怖声音，所有人不由得偷望黄旭华。黄旭华的头上渗出大颗粒汗珠。核潜艇终于到达试验极限深度。黄旭华坚定地说：“定深航行十分钟！”。核潜艇浮出水面，几十艘等候已久的水面舰船纷纷拉响汽笛。黄旭华走出潜艇，回望高高飘扬的五星红旗。

1946年秋，申纪兰嫁到西沟村。结婚当天，新郎张海良接到部队命令，需要紧急开赴战场。申纪兰抄近路追上部队，在营长亲自主持下，一对新人进行了一场特殊的婚礼。申纪兰在娘家是妇救会纺织班长，陪嫁就是一辆纺车。在她的带动下，学纺花的大姑娘小媳妇越来越多。为了成立西沟村纺花组，申纪兰牵着毛驴挎着猎枪，只身前往区里要任务。申纪兰带领姐妹们顺利完成任务，成功换回了小米。对于常年喝玉茭糊糊的村民来说，小米着实珍贵。这下，村里人不得不对申纪兰刮目相看。姐妹们惊喜地发现，通过纺花挣小米，她们在家里的地位提高了。

申纪兰在娘家是妇救会纺织班长，陪嫁就是一辆纺车。在她的带动下，学纺花的大姑娘小媳妇越来越多。为了成立西沟村纺花组，申纪兰牵着毛驴挎着猎枪，只身前往区里要任务。申纪兰带领姐妹们顺利完成任务，成功换回了小米。对于常年喝玉茭糊糊的村民来说，小米着实珍贵。这下，村里人不得不对申纪兰刮目相看。姐妹们惊喜地发现，通过纺花挣小米，她们在家里的地位提高了。为了打击还乡团，青壮年民兵奉命前往东山口，村里只剩老幼妇孺。正值秋收，眼看地里的玉米、土豆亟待收割。又是申纪兰，组织起一支妇女劳动队伍，及时秋收，保住了全村人的口粮。

在工作队队长李华的启发鼓励下，具备了朴素的妇女解放思想的申纪兰愈发坚定。经过群众推选，申纪兰光荣当选为西沟村妇救会主任。她不失时机地倡议成立女子互助组，带动妇女走出家门，参加到劳动生产中来。在申纪兰鼓励下，秀芝勇敢冲破家庭阻挠，与本村的民兵队长石头成婚，成为自己生活的主人。有孕在身的秀芝坚持参加劳动，不料早产，虽然生下了胎儿，她却不幸身亡。秀芝家人认为这都是参加劳动惹的祸，因此归咎于“罪魁祸首”申纪兰，不依不饶让她偿命。

李华率领调查组来到西沟村，弄清了事故原因：秀芝出事，并非参加劳动所造成，而是落后接生法导致的恶果。在李华的帮助下，申纪兰参加了区里组织的新法接生培训班，成为西沟一带第一位新法接生员。从此，太行山上，时常跃动着申纪兰身背药箱翻山越岭的身影。申纪兰不肯放弃任何一位姐妹。这天，李大嘴生男娃心切，结果闹乌龙。申纪兰及时出面保护，并动员李大嘴加入妇女劳动队伍，挺直腰杆做人。

恰逢县里正在召开农业工作会议，李华特意安排申纪兰上台发言。申纪兰勇敢走上台，用朴实风趣的语言讲述西沟村妇女的劳动成长以及实行男女工分平等的体会，赢得阵阵掌声。1953年1月25日，题为《劳动就是解放，斗争才有地位》的长篇通讯在《人民日报》发表，标志着申纪兰与她所倡导的男女同工同酬得到肯定，并将走向全国。西沟村自然条件恶劣，为了改变荒山秃岭，治理水土流失，申纪兰带领村民们积极种树。可在贫瘠的山石间植树谈何容易。几经失败，他们终于摸索出一套办法，选择阴坡种植，并用石块垒成鱼鳞坑，稳固水土，保障了成活率。

1954年，李华告知申纪兰她被选为第一届全国人大代表。赴京开会途中，申纪兰辗转几个村子，寻找一封群众来信的写信人，由于墨迹洇渍，写信人的姓名辨识不清，导致申纪兰跑了不少冤枉路，但也恰恰因此接触了更多劳动妇女，全面了解到实行男女同工同酬所遇到的各种困难。在此过程中，申纪兰逐渐理解了人大代表的职责所在，她决心将广大劳动妇女的心声带到北京，形成提案。赴京前夜，人大代表团、各界群众代表与抗美援朝归来的战斗英雄代表团举行联欢会，申纪兰与丈夫张海良不期而遇。此时，张海良已是战斗英雄，而当年的大兰子已经成长为全国人大代表。当年，申纪兰送夫上战场，而今，丈夫为她壮行。从此，申纪兰走上更广阔的人生舞台。

自从苏联学成归国被安排进行导弹研究工作，孙家栋就一直想要见见那颗苏联援助中国的苏式导弹。机会很快就降临，他成为了苏联总顾问盖杜柯夫的翻译，并获得了他的赏识。就在导弹仿制工作进展到最关键的时候，苏联专家逐批撤走。孙家栋和同事们发现苏联留下的导弹资料里缺了最关键的一页，他们苦寻而不得。在钱学森的指点下，孙家栋运用反设计的办法成功填补上空缺。几个月后，中国的第一颗仿制导弹矗立在了茫茫的戈壁之上。一直单身的孙家栋，眼看马上三十了，黄志明将自己妻子的同学魏素萍介绍给了孙家栋，三个月后他们举行了简朴的婚礼。新婚当晚，孙家栋给了魏素萍一个铁盒子作为新婚礼物。

1962年初，孙家栋前往酒泉卫星发射基地参与中国第一颗自行研制的导弹发射。他发现存放导弹的库房角落里有土洞，怀疑有老鼠出没。此举惹恼了基地工程部的负责人李东海。很快仓库里放置的捕鼠器证实了孙家栋的推测。面对自己的工作失误，李东海决定重新返工。半个多月后，东风二号导弹发射失败，坠毁于戈壁。为了查出失败原因，孙家栋带着同事们不眠不休地在戈壁上用筛子筛找零件。钱学森也赶到了酒泉基地，召集所有技术人员开会，分析故障原因。为了给科学家们多打几只黄羊，工程队的小孟意外摔伤去世。孙家栋随李东海一起前往基地墓园，面前一望无际的墓碑是导弹幕后无数无名英雄的默默奉献。孙家栋与李东海告别，并承诺一定会带着新的导弹回来的。

孙家栋风尘仆仆地回到家里，终于见到生产完的妻子和已经三个月大的儿子。在事故分析会上，钱学森带领众人总结导弹发射失败的经验教训。孙家栋带着新的导弹重返戈壁滩。“东风二号”发射成功，中国终于有了自主研发的导弹。1967年，经由钱学森的推荐，孙家栋成为“东方红一号”卫星的技术总负责人。孙家栋分析，卫星要想1970年前上天，就要去掉部分不成熟的科学项目，完成卫星发射的本质任务。孙家栋提交了简化卫星方案的意见，遭到了老专家的反对。面对老专家们的质疑，他解释是要分两步走：先用最短的时间实现卫星上天，再继续研发带有更先进科学探测功能的应用卫星。钱学森闻讯也赶到会场，帮着孙家栋完善简化后的方案。

在田师傅的介绍下，孙家栋随即和陈希远、黄志明奔赴上海。在上海召集全行业的精英进行技术比拼，成功做出了质量合格的22针插头。孙家栋和同事们接连攻克一系列难题，并用“借箭显星”的办法实现了“看得见”的技术要求。卫星上的《东方红》乐音装置，播放的时候突然走调。孙家栋和乐音装置的负责人汪峻州连夜拆装，两人经过多次实验，发现是环氧树脂渗进电阻，造成了走调变音。更换了固封方法后，“东方红”乐音装置声音铿锵有力，旋律清晰悦耳。经此一役，孙家栋的认真和担当终于赢得了陈希远的认可，卫星也进入了总装阶段。谁知整星组装前突发状况，各分系统加在一起的总重量，超过了设计方案的原定数值，无法如期进行组装。

孙家栋与钱学森一起去向周恩来总理汇报卫星的工作进度，他思量再三，还是提出了毛主席像章导致卫星重量超重的事情。周恩来总理很重视，他肯定了孙家栋的想法。孙家栋披星戴月连续加班，在卫星顺利组装后，他才知道妻子住进了医院，匆忙赶去却已错过探视时间。孙家栋又急又担心，眼前一黑昏倒在地。等他醒来，发现自己和妻子被安排进了同一间病房。夫妻俩互相陪伴照顾，身体渐渐好了起来。“东方红一号”卫星仅剩最后几项检测，贾峥在会议上提出，提前出厂，抢在日本前面发射。孙家栋却坚持必须所有测试合格才能进入发射流程。两周后，日本成功发射了“大隅号”卫星。虽然这颗卫星进入轨道七小时后，就因故障失去联系，但“亚洲第一”的荣誉被抢走，贾峥借机把责任推到孙家栋的身上。

孙家栋离开了研发岗位，为了不让孙家栋之前的心血白费，众人在陈希远的带领下，重新鼓足干劲。总装成功那天，孙家栋远远看了一眼这个七十二面的发光体，内心的激动难以抑制。卫星紧锣密鼓地进行技术测验，短波遥测系统却出现了严重的故障，钱学森提议把这个难题交给孙家栋来解决。孙家栋再次投入到卫星研发中，在没有计算机的条件下，他和高朝森花了整整一个晚上，找到了问题的关键。陈希远按照这个新方案，开展模拟实验。孙家栋却因多日来的劳累晕倒在了仓库外。1970年4月24日晚上，新中国第一颗卫星成功发射，举世震动。远在千里之外的北京，孙家栋坐在自家门口，一直仰望着星空。第二天早上，《人民日报》头版头条报道了发射成功的消息，短短上百字的新闻，孙家栋反复念着，热泪夺眶而出。

上世纪60年代，疟疾横行。越南社会主义共和国主席胡志明来到中国，希望中国政府帮助解决疟疾的防治问题。按照党中央的指示，中国人民解放军总后勤部商请国家科委，紧急启动代号为“523”的疟疾防治军工项目。屠呦呦被任命为中药所“523”课题组组长。随着小李和小梁两位组员的加入，中药所“523”课题组正式成立，他们的攻关目标是抑制抗疟药物头号种子常山碱的毒副作用。然而攻克常山碱毒性的研究进展并不乐观，屠呦呦提出更换思路，寻找其它有效的抗疟新药的想法。

课题组三人动身去海南岛做临床试验，屠呦呦发现虽然他们带来的药物对疟原虫有一定的抑制作用，但不能真正杀灭疟原虫。深夜，屠呦呦翻看着《疟疾单秘验方集》，发现许多民间验方都提到了青蒿，她认为这应该不是偶然的。屠呦呦和组员小纪被派往四川去做外调，屠呦呦想到青蒿是四川的方子，欣然同意。此时，屠呦呦的父母带着屠呦呦的小女儿李军来京探访屠呦呦，却恰逢家中无人。外调回来的屠呦呦，发现小李和小梁都被调离了523课题组。她心情沉重地回家，迎接她的是劳动锻炼结束归来的李廷钊。李廷钊安慰着屠呦呦，认为523课题组没那么容易下马。

屠呦呦翻看《肘后备急方》中“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”的验方，若有所悟。回到家中，李廷钊为屠呦呦准备了一碗醪糟，告诉屠呦呦做醪糟的关键是温度，屠呦呦受到启发。屠呦呦利用乙醚为溶剂低温提取出的青蒿中性部分，鼠虐模型的疟原虫抑制率达到100%。她将此命名为醚中干，一个全新的抗疟药物出现了。课题组要搞实验，又要批量生产，人手不够，继而增加了小岳和屈光明两位组员。批量提取所用的溶剂有很大的味道，并具有毒性，屠呦呦在制备过程中经常流鼻血，好几个组员也出现了皮肤过敏等症状。

为了开展药物的毒性实验，动物房进了一批实验狗，由于条件有限，都是老龄狗，且严重营养不良。某晚，实验狗突然死亡，两位老专家的病理报告认为青蒿提取物的毒性较大，权威教授金录奎以此为根据判断青蒿粗提物不安全，不能上临床。实验室里，众人十分沮丧，屠呦呦却对专家的结论持怀疑态度。小岳偷偷找了一位卫生部的病理学专家，得出了与两位老专家相反的结论，认为实验狗死于老年狗的常见病变，而非药物原因。屠呦呦提出重复做一次毒性实验的建议。屈光明帮助课题组进了一批健康的实验狗。

实验室内，众人不安地等待着新一轮动物毒性实验的病理报告，第二次实验推翻并更正了第一次实验的结果，初步认定青蒿粗提物没有毒。金录奎认为动物毒性实验的案例依然太少，如果要上临床，必须开展人体试服。课题组成员争相报名参加试药，屠呦呦将自己列在第一批参加试药的人员当中。为了给第二批次的试药人员降低风险，屠呦呦还给自己加大了服药剂量。人体试服通过，屠呦呦等人赶去海南，完成了临床抗疟疗效观察，有效率达到百分之百。不久后，课题组又成功地从青蒿中性提取物中分离提纯出抗疟有效的单一化合物，即青蒿素。

在回京的火车上，屠呦呦追随一对母子在中途下了车。母子买石榴的对话，给了屠呦呦启发，她却也因此错过了火车。屠呦呦判断药片的崩解度出现问题，患者吃了却无法吸收，所以药物上临床才会无效。屠呦呦决定将青蒿素改为装胶囊，再赴海南做临床试验。屠呦呦在回家的路上晕倒。大夫判断屠呦呦由于长期接触各种有毒的化学试剂，患了肝中毒症，命令她立刻住院。经过治疗，屠呦呦勉强出院，她不顾大夫的警告，拖着尚未痊愈的身体，一趟趟跑到中药所，关心青蒿素的工作进展。

会后袁隆平的恩师金学农教授指出，袁隆平的无性杂交实验成果无法通过种子遗传。金学农想把带来的优质水稻种子分给袁隆平一半，鼓励他跟随自己进行水稻研究，袁隆平此时对水稻还不甚了解，婉言拒绝了。回校后，袁隆平通过研究发现红薯和番茄的优势确实不能被下一代遗传，获得性遗传理论根本站不住脚。袁隆平不愿自欺欺人，决定将论文贴到学校墙报栏里供全校师生探讨。论文引起了师生们的广泛争议。随后，王贵宣布解除袁隆平农二班班主任的职务，调离教学岗位，指派他到凤凰坡大队劳动实践。袁隆平无奈接受了学校的决定，但要求次日给学生上完最后一节遗传育种课。

袁隆平和向水生兴高采烈地回到家，却发现向广田已经去世，临死前也没能吃上一粒米，作为一个农学专家，一种负罪感深深笼罩着袁隆平，萦绕袁隆平一生的“禾下乘凉梦”出现了。袁隆平不分昼夜地观察着稻魂秧苗的成长，并在测定的日子里准备拔苗插秧。然而公社柳秘书却要求次日插秧，以完成省委农村工作部陈洪新副部长的巡视任务。袁隆平坚持当天插秧，一切后果由他来担，因为天时不等人。农民们鼓起勇气纷纷下田插秧。

次日清晨，陈洪新副部长一人来到田边视察，他认识到袁隆平是一个务实的农业工作者，当场决定让袁隆平回农校继续育苗工作。1961年7月，袁隆平发现一株形态特优的稻株，他欣喜若狂，并给它起名“鹤立鸡群”。1962年夏天，“鹤立鸡群”试验田禾苗高矮不一，性状参差不齐，这让袁隆平十分意外。邓哲来到田边看望袁隆平，两人一番谈话让袁隆平似有所悟。一天，雷雨交加，突然袁隆平脑中灵光一闪，想明白“鹤立鸡群”原来就是一株天然杂交稻，而这有力地证明了杂交水稻具有杂种优势。袁隆平当即决定去找金学农老师。他从师母口中得知金老师已被指派到农场劳动去了，但曾交代，如果袁隆平来找，就让他一定去北京找农科院的鲍文奎教授。袁隆平随即又踏上了开往北京的列车。

袁隆平如愿见到了鲍文奎，但在交流中备受打击，他认识到自己的信息太过闭塞。鲍文奎被袁隆平的决心所打动，安排他到了农科院图书馆学习。袁隆平废寝忘食，如饥似渴地吸收全世界最新的农业科研信息。 袁隆平回校之际，鲍文奎提醒袁隆平搞杂交水稻是与时间赛跑，找到天然雄性不育株以后，一定要立即追着太阳走，用南繁北育的方式节省时间。1963年夏天，袁隆平开始寻找天然雄性不育株。这一年他检查了十几万株稻穗，却没有找到，唯一的“收获”是患上了皮炎，只能用热水瓶盖烫皮肤止痒。但袁隆平并不气馁。他决定继续寻找下去。谭胖公和田荷花琢磨着帮袁隆平解决终身大事。他们给袁隆平牵线了邓哲。在谭胖公的启发下，袁隆平直接冲上了篮球场，拉着正在打比赛的邓哲直接去扯了结婚证。随后，两人在安江农校举办了简朴的婚礼。

一天夜里，袁隆平突然悟出了杂交水稻不育系、保持系和恢复系的理论关系，并写成论文《水稻的雄性不孕性》。为不误农时，袁隆平告别了邓哲和两个孩子，踏上了去往海南的路途。从这一年起，袁隆平开始了长达五十余年的南繁北育历程，成为一名追着太阳走的人。这一年，袁隆平的研究小组在海南培育出716株秧苗。他们将这些秧苗带回安江农校的试验田，细心呵护研究。令袁隆平万万没想到的是，南繁得来的七百多株珍贵秧苗一夜之间全部被毁！袁隆平痛彻心扉。邓哲陪着袁隆平四处寻找秧苗，袁隆平奇迹般地在学校附近一口古井中找到了被毁弃的秧苗，其中有5株坚强的秧苗活了下来。试验又得以延续。

在经历了数千次试验失败后，袁隆平意识到远缘杂交可能是突破口，他把目标定在寻找野生稻上，终于在1970年11月23日，一株雄性不育野生稻被发现了。袁隆平将其命名为“野败”，他利用“野败”繁育出杂交种子。“野败”的发现是一个重大突破，但袁隆平意识到，接下来的工作只靠他们五个人，是远远不够的，袁隆平无私地将“野败”的种子与全国所有育种专家共享。这个决定大大加快了杂交水稻研发的进程，全国上下协作攻关。虽然又经历了种种质疑和失败，但在1973年10月，籼型杂交水稻三系配套终于成功。1974年，袁隆平的研究小组实现了平均亩产597.6公斤的成果，突破了他当年立下的亩产千斤的目标。2019年9月29日，袁隆平被授予共和国勋章。