1955年，中國政府決定開始研發自己的原子彈，這個消息引起一大批愛國學子回國的熱潮。著名的科學家鐘培林(牛飄 飾)也決定回到祖國，但是他的女兒鐘心(徐曉璐 飾)的研究正處在攻攻關階段，所想想要勸鐘培林等到研究成果出來之后再走，但是鐘培林已經等不及了，他根本不相信美國政府。鐘培林收拾好了行李，跟鐘心告別之后就去了酒館的地下室跟幾名華裔科學家秘密見面，為首的林教授見到鐘培林合適激動，他們已經五年沒有見面了，還以這輩子不會再見了。老郭就說祖國不會放棄他們的，鐘培林就說他們的黨也不會放棄，老郭知道鐘培林入黨之后很是開心。正在這時，美國的警察發現了他們，林教授就說這些人是沖著他來的，讓鐘培林他們先走。林教授臨危寫了一封信寫鐘培林，托他交給方明，說他一定回來救自己。另一邊蘇聯的留學生們，以黃凱華(朱鐵 飾)為代表也積極組織回國的事情，這其中的優秀的留學生王懷民(李光潔 飾)和何吟薇(徐筠 飾)夫妻，臨走前受到了學校院長的挽留，但是他們還是拒絕了蘇聯的優厚條件，決定回國。從校長辦公室出來的王懷民遇見了黃凱華，黃凱華還不知道王懷民也要回國，就表現得對王懷民很是不滿，王懷民卻開玩笑讓黃凱華還錢，氣得黃凱華掏出錢就走了。鐘培林他們在碼頭上船的時候，遇見了美國便衣的搜查，便衣找到了林教授托他帶給方明的信。還好這時候已經是移民局翻譯的鐘心過來幫鐘培林解了圍，鐘心望著上船的鐘培林，無聲地跟他告別，用口型說他們祖國見，讓鐘培林很是欣慰。從蘇聯回來的火車上，王懷民他們正在載歌載舞地慶祝踏入了祖國的邊境。這時有一個特務喬裝上了他們的列車，陶營長沒有認出來，還出手扶了他一把。黃凱華在列車上問王懷民他們是怎么決定回國的，何吟薇就讓王懷民把事情告訴他們。王懷民就拿火車上的酒，倒在他們帶回來的油畫里。不一會油畫里出現了字跡，里面都是他們的研究成果，這讓黃凱華他們都很是興奮，直夸王懷民夫妻是他們的數據天使，但是他們不知道的是，特務也在暗中盯著他們。陶營長見到王懷民浪費酒，就生氣過來阻止，跟王懷民鬧得很不愉快。陶營長掏出錢來，把酒拿走了，結果離開了的時候，想到了在戰場上的事情，情緒很是不穩定，冷汗直冒。就在陶營長沉浸在自己的恐懼中是，王懷民帶著何吟薇來用廁所，打斷了他的回憶。楊佳蓉(高露 飾)一直在看醫生相關的書籍，連劉麗叫她吃飯都沒有顧上，劉麗跟楊佳蓉八卦今天回來的人是個戰斗英雄。楊佳蓉和劉麗一起去接陶營長，請他跟她們一起回五院做檢查。楊佳蓉回頭的時候見到了，扶著妻子下車的王懷民。王懷民和何吟薇下車之后，正討論孩子名字的時候，特務就動手搶了她們藏有數據的箱子。王懷民爬起來查看何吟薇的情況，但是何吟薇讓他先去追箱子。楊佳蓉見了就主動過來幫忙，陶營長也幫著去追特務。千鈞一發之際，陶營長和制服了特務，讓王懷民成功搶到了箱子。但是另一邊，何吟薇卻因為產后大出血身亡了，還把剛出生的孩子交給了楊佳蓉照顧，說自己的丈夫什么都不懂。王懷民回來之后，面對妻子的尸體，心里不是滋味。他很久都不能接受兒子王振理，所以都是楊佳蓉在照顧王振理。陶營長很領導一起觀看影片，讓他的應急綜合征發作，冷汗直流。1958年，在蘇聯的幫助下，我國建成了第一個釉實驗室。