毛澤東（唐國強飾）決定自力更生自主研究原子能。鄧稼先在清華、北大、北航等高校挑選了28名學生，組成研究隊伍，成為原子彈、氫彈研制的中堅力量，他們日夜奮戰在原子彈教學模型大廳。在錢學森（陳建斌飾）的領導下，五院開始對蘇制P-2導彈進行仿制。李覺少將選址金銀灘基地得到鄧小平的批示，開始著手建設。基地取名代號221，核武器基地負責人選擇張蘊鈺擔任。張蘊鈺在敦煌進行考察，為了保護敦煌遺址他不惜與蘇聯專家翻臉，經分析張蘊鈺決定重新選址，選擇了遠離敦煌的地方取名馬蘭基地。