在蘭州鈾濃縮廠，王承書正在為幾千台機器設備的聯機安裝進行設計計算，一個新的問題出現了：沒人懂得製造鈾分離膜的技術。錢三強為此成立了攻關任務領導小組，重任交給了物理冶金學家吳自良。張潔和丁健飛跟隨王淦昌、陳能寬進行爆轟試驗，張愛萍（茅菁飾）前往視察慰問。張潔説出了自己的最大心願：去中南海見毛主席（韓中飾）。她萬萬沒想到，幾天后這一夢想居然成了真。有趣的是，當毛澤東問張潔做什麼工作時，她竟對毛澤東保起了密。科學家們突破了原子彈原理之後，又開始了第一顆原子彈理論設計方案的研究；導彈方面則在錢學森帶領下，組織落實幾項重大的基礎設施建設，如大型火箭發動機試車臺、全彈振動試驗塔、全彈試車臺、超聲速風洞等。劉傑和錢三強給中央正式立下軍令狀：爭取1964年，最遲在1965年，爆炸我國第一顆原子彈。