新中國建立之初，大難初定，百廢待興。然而國際局勢分外險惡，中華人民共和國仍處在風(fēng)雨飄搖的關(guān)鍵時(shí)刻。近有盤(pán)踞臺灣的國民黨政權蠢蠢欲動(dòng)，時(shí)刻準備反攻大陸；外有美國為首的帝國主義伺機推翻新中國，從中漁利。為了與對手和列強抗衡，中共審時(shí)度勢，敞開(kāi)胸懷招攬海外的華人科學(xué)家歸國，共同發(fā)展國防事業(yè)。感受到了祖國的召喚，錢(qián)學(xué)森（陳建斌 飾）、鄧稼先（鄭國霖 飾）、錢(qián)三強（楊洪武 飾）等科學(xué)家懷著(zhù)一顆赤子之心，突破重重阻力投向祖國的懷抱。與此同時(shí)，國際上風(fēng)云變幻，中蘇關(guān)系交惡，抗美援朝戰爭也令原子彈的陰影進(jìn)一步威脅中國的安全。科學(xué)家們與祖國人民團結一心，為打造屬于自己的“兩彈一星”付出了無(wú)盡的努力……
