陶志綱(李健 飾)陪著首長一起看美國對日本投放原子彈的視頻，陶志綱見到里面爆炸的畫面想起了之前在大火中犧牲的戰友，差一點控制不住自己的情緒，好在首長出聲打斷了他的思緒。首長告訴陶志綱，給他看這個就是為了告訴他，中國準備研究屬于自己的原子彈，來應對美國對他們的核威脅。首長任命陶志綱去保護中國第一個原子彈研究機構，A所。但是他必須脫下軍裝秘密保護，陶志綱一開始知道自己要去保護一群科學家，就有些不樂意，但最后還是接受了首長的命令。鐘培林(牛飄 飾)見到了孟教授，他們在一起討論發現國內的研究環境，確實落后了美國很大一節，但是他們有信心，只要他們這一群科學家在一起一定可以超越美國。孟教授告訴鐘培林，林教授已經被解救，不日就會回國，這個消息讓鐘培林很是高興。小攤上，王懷民(李光潔 飾)和一個小商販談價還價，買一個干涉濾光片，鐘培林路過也見到這個濾光片，一看就知道是好東西。于是在王懷民和商販講價的時候，扔下錢搶過了濾光片，就跑走了，留在王懷民在原地無可奈何。鐘培林去見了方明，方明將軍告訴他，國家現在需要他研究一個全新的領域，并且他的名字也不會出現在任何的學術周刊上，也不能夠申請諾獎，甚至不能夠擁有自己真實的姓名，問這樣的話，鐘培林是否愿意。鐘培林聽了之后，雖有猶豫，但是很快就表示同意，說自己愿意以身許國，方明聽了他的話很是感動，鐘培林還當眾宣布自己以后改名叫鐘愛國。研究所的政審開始了，陶志綱因為之前對王懷民的影響不好，加上王懷民直接說出了他們研究說的目的，沒有讓王懷民通過政審。從地方上來的雷達方面的專家，彭雄飛(蘇茂洋 飾)趕來研究所報道，他一來就上去和抱著孩子的黃凱華(朱鐵 飾)打招呼，但是黃凱華因為妻子要跟自己離婚，自己要照顧孩子心情不好，沒有搭理他。這時候一旁的丁向軍(賀彬 飾)就主動跟他打招呼。進了研究所之后，各地各方面的科學家聚在一起，才發現他們研究的專業和擅長的東西完全不一樣，紛紛猜測這個研究所是干什么的。陶志綱私下去調查了王懷民的情況，發現他完全沒有問題，父親至今仍在朝鮮戰場沒有回來，哥哥也因為解放戰爭犧牲，他和妻子也是拒絕了蘇聯的優厚條件回國。王懷民在研究所門口攔住了鐘培林的車，希望陶志綱能夠重新考慮他的政審問題，但是陶志綱還是因為王懷民傲慢的態度，拒絕了他。陶志綱帶著大家宣誓，然后告訴他們研究說唯一的紀律就是保密。鐘培林私下想要勸陶志綱不要對王懷民有偏見，結果反而被陶志綱說的話氣得不行，也只好作罷。鐘心(徐曉璐 飾)回國，鐘培林去接她，父女兩人緊緊地抱在一起，再也不分開。王懷民回家的路上收到了父親的信，王父說自己一切安好，但是希望王懷民能偶重新找一個愛人。王懷民回去之后，楊佳蓉(高露 飾)正帶著振理在喂兔子。王懷民把楊佳蓉叫進房里，對她以后打算自己照顧振理，讓楊佳蓉不用來幫忙了。楊佳蓉卻因為對何吟薇(徐筠 飾)的承諾，不肯答應，她認為王懷民根本照顧不好振理。蘇聯的專家過來研究說，幫助大家解決技術上的問題，其中一個專家問了兩個關于美國原子彈的問題，讓大家回答，這時候黃凱華回答了其中一個，但是另一個他也不知道，鐘培林就感慨要是王懷民在這里，也許能夠回答這個問題。