20世紀(jì)50年代初期，新中國(guó)一直籠罩在美國(guó)核威脅的陰影之中，就是在這樣的大背景下，中國(guó)開始了核武器研究的偉大而又艱巨的征程。留美科學(xué)家鐘培林(牛飄 飾)教授要帶著自己的學(xué)術(shù)成果回到祖國(guó)，女兒鐘心(徐曉璐 飾)勸說(shuō)父親不要這樣著急，可以等自己的學(xué)術(shù)結(jié)果完成之后再回國(guó)，但是鐘教授心意已決，科學(xué)沒有國(guó)界但是科學(xué)家有國(guó)界，新生的祖國(guó)還需要更多科學(xué)家去建設(shè)，沒有了祖國(guó)自己連名字都會(huì)沒有的。

鐘教授提著箱子秘密與一些留美的教授見面，其中就有一直被監(jiān)視的林教授，大家正在商量如何離開美國(guó)回到祖國(guó)的懷抱，美國(guó)警察就找上門來(lái)逮捕林教授，林教授遞給鐘教授一張紙條，讓他找到方明就能營(yíng)救自己回國(guó)，隨后送走了大家，自己一個(gè)人去面對(duì)前來(lái)的美國(guó)警察。鐘教授等人面對(duì)美國(guó)海關(guān)層層審查，女兒鐘心早已和移民局打好關(guān)系加入到今天的檢查翻譯工作，為父親翻譯掩蓋了林教授留下的字條，使父親得以順利通過(guò)海關(guān)人員的檢查，她和父親分別時(shí)承諾祖國(guó)再見，父女二人依依不舍。

王懷民(李光潔 飾)和何吟薇是一對(duì)留蘇研究物理學(xué)的夫妻，蘇聯(lián)為了留住他們，開出了優(yōu)厚的條件，他們可以讓何吟薇和肚子里的孩子加入蘇聯(lián)國(guó)籍，受到最好的教育，二人能夠馬上進(jìn)入國(guó)家科學(xué)研究院。以黃凱華(朱鐵 飾)為首的其他同學(xué)要離開蘇聯(lián)回去支援祖國(guó)建設(shè)，大家都有些瞧不起準(zhǔn)備留下的王懷民夫婦，連招呼都沒打就離開了。這些深居海外的中國(guó)科學(xué)家響應(yīng)祖國(guó)號(hào)召，放棄了比較完善的科研環(huán)境義無(wú)反顧地回到祖國(guó)，這其中也包括了王懷民夫婦，他們最終放棄了蘇聯(lián)開出的優(yōu)越條件而坐上了回國(guó)的列車，同學(xué)們都好奇王懷民和何吟薇為何要決定回國(guó)，已經(jīng)進(jìn)入到中國(guó)境內(nèi)，妻子提示王懷民可以了，于是王懷民將深藏在畫中的科研數(shù)據(jù)展示給大家看，大家看到自己精心研究的數(shù)據(jù)被他們以這種方式帶了回來(lái)，都很是激動(dòng)。

激情的歲月海報(bào)

王懷民要繼續(xù)將其余油畫上的數(shù)據(jù)展示給大家，準(zhǔn)備用蒸餾裝置再制出更多的酒精去擦拭顏料來(lái)顯露數(shù)據(jù)，卻被解放軍陶志綱(李健 飾)營(yíng)長(zhǎng)出手制止，他以為這些歸國(guó)的科學(xué)家只是不學(xué)無(wú)術(shù)浪費(fèi)糧食的文人，與大家一番爭(zhēng)執(zhí)后有些頭暈，他意識(shí)到自己的老傷可能犯了，于是拿走了那瓶酒并留下了錢。他是受傷從朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)上下來(lái)的，戰(zhàn)爭(zhēng)的陰影和傷病還深深地影響著他，他只有暫時(shí)用酒精來(lái)麻醉自己，一下火車后他就被老戰(zhàn)友接走，當(dāng)?shù)氐谖遽t(yī)院的護(hù)士楊佳蓉(高露 飾)和同事準(zhǔn)備接他回醫(yī)院治療，但是陶志綱堅(jiān)稱自己病已經(jīng)痊愈，可他最終沒能拗過(guò)楊佳蓉，在她的一番勸說(shuō)之下乖乖地去了醫(yī)院。

一路尾隨王懷民和何吟薇的特務(wù)在下車時(shí)伺機(jī)搶奪箱子里的資料，特務(wù)將何吟薇推到并奪走了箱子，王懷民在何吟薇的催促下拼命地去追特務(wù)，陶志綱見狀及時(shí)出手幫助。被特務(wù)推倒的何吟薇面臨早產(chǎn)和難產(chǎn)，楊佳蓉在旁邊幫忙處置。特務(wù)逃跑過(guò)程中手持武器傷人，在他即將挎上火車時(shí)被陶志綱用槍擊中，箱子被奪回了，但是王懷民卻因撞擊后腦而暈過(guò)去了，等他醒來(lái)之時(shí)與妻子何吟薇已是天人永隔，生下的男孩剛一出生就失去了媽媽。何吟薇臨終前再三拜托楊佳蓉要替自己照顧孩子，楊佳蓉為自己沒能挽回她的生命而痛哭地答應(yīng)了她。

王懷民沒能從失去妻子的痛苦中走出來(lái)，他質(zhì)問(wèn)楊佳蓉為何沒能挽救自己的妻子，但是楊佳蓉作為一名護(hù)士對(duì)于產(chǎn)婦大出血的情況也是無(wú)能為力，陶志綱訓(xùn)斥王懷民不要把所有的錯(cuò)都怪罪在一個(gè)小姑娘身上。王懷民不斷地給妻子寫信來(lái)寄托哀思，表示失去妻子的自己唯有努力工作才能忘記痛苦，以自己一人之軀擔(dān)負(fù)起兩個(gè)人的理想，幸好兒子振理還有楊佳蓉幫忙照顧，否則他更加手足無(wú)措。而陶志綱在觀看戰(zhàn)斗影片時(shí)始終無(wú)法忘記戰(zhàn)場(chǎng)上犧牲的戰(zhàn)友對(duì)自己的一聲聲呼喊，他無(wú)法從戰(zhàn)場(chǎng)的陰影中擺脫出來(lái)，那種痛苦難以名狀。