新中国建立之初，大难初定，百废待兴。然而国际局面分外险恶，中华人民共和国仍处在风雨飘摇的关键时刻。近有占据台湾的国民党政权蠢蠢欲动，时刻预备反攻大陆；外有美国为首的帝国主义乘机颠覆新中国，从中渔利。为了与对手和列强对抗，中共审时度势，敞开胸怀招揽海外的华人科学家归国，共同成长国防事业。感受到了祖国的呼唤，钱学森（陈建斌 饰）、邓稼先（郑国霖 饰）、钱三强（杨洪武 饰）等科学家怀着一颗赤子之心，冲破重重阻力投向祖国的怀抱。与此同时，国际上风云变幻，中苏关系交恶，抗美援朝战争也令原子弹的阴影进一步威逼中国的平安。
科学家们与祖国人民团结一心，为打造属于自己的“两弹一星”付出了无尽的努力……
