面對眼前善良隨和的導師，陸若文終于說出了心中的疑惑，她想知道當初自己擅闖基地，本來第二天早上是收到押送監獄的命令的，后來卻不了了之，自己沒有被捕是不是向晴幫助她了。高占武直言不諱地告訴她，向晴確實在那天晚上直接找了當司令員的父親為她求情，再者也是因為她肯于為科研犧牲的態度讓司令員嘆服。所以，基地就徹底接納了她，還讓她獲得晉升。聽到這些，陸若文心里更加堅定了與張利軍保持距離的念頭。
大梁發現了陸若文開始對張利軍的感情有所動搖，于是更加主動地獻殷勤。陸若文沒有拒絕，還答應他一起去看電影。高占武一直覺得因為導彈研發的事情耽擱了張利軍的婚事，現在更加覺得有義務緩和張利軍和陸若文的關系，于是找了借口讓他們去自己家里飯，高占武回到家，看到葉萱在包餃子，心情還不錯，于是勸她不要再摻和張利軍和陸若文的事情了，葉萱卻偏偏不答應，向醫生是自己的好朋友并且還是上級，自己當然會幫助向晴追的心中所愛。兩個人開始有了爭執，電話鈴響了，原來向醫生又為了自己的寶貝女兒向葉萱打聽消息。
張利軍在葉萱家里沒有發現陸若文，便來到放電影的地方找她，看到大梁在陸若文面前大獻殷勤，心中醋意大發。終于等到電影結束，張利軍把陸若文拉到一邊，問她到底怎么回事，為什么老是躲著他。陸若文并沒有把自己的委屈告訴他，張利軍看出來她心里肯定有事情，于是告訴陸若文，自己一定把背后的秘密調查清楚。說完張利軍生氣地走了，看著他的背影，陸若文隱忍地哭起來。
基地第三實驗室和軍工廠正式合并，領導們紛紛來車間慶祝，馬朝陽和向晴還有陸若文以后又能重新和張利軍工作在一起了，心里都很高興，陸若文依然在臉上表現得很冷淡的樣子。向晴卻因為過度興奮，不小心將張利軍撲倒在地，惹的周圍的同事一陣哄笑。
馬朝陽來到張利軍的宿舍，剛推開門便看到遍地的狼藉，張利軍拿著剩饅頭正往嘴里塞，看到他生活得不好，馬朝陽心里很不是滋味。聽張利軍說大梁和陸若文走得很近，馬朝陽更是打死都不相信，他覺得當今局勢，唯一能配得上陸若文的只有張利軍了，而眼下陸若文故意和大梁走得近，是為了考驗他。
高占武分到了兩室一廳的房子，于是叫上張利軍和陸若文一起去他新家吃飯，葉萱又趕緊叫上了向晴，馬朝陽早早等在葉萱家附近，看到陸若文來了便把她拉在一邊，說她不應該對張利軍那么絕情，馬朝陽將張利軍的近況告訴了陸若文，張利軍現在已經處在崩潰的邊緣了，從大學到現在無論遇到多少姑娘，他心里除了陸若文一直就沒有裝下過任何人。
在葉萱家里，向晴，胡風，馬朝陽和陸若文一起吃飯，胡風想借此機會向高占武打聽一下上午領導的會議內容，高占武依然保持著原則問題，守口如瓶。因為上層領導的緊急會議，高占武要去開會了，臨走時還把張利軍叫到外面，告訴他追求女孩子該軟的時候就學會軟一點，還告訴張利軍，今天晚上本來是要單獨邀請陸若文和張利軍的，沒想到葉萱卻把向晴也叫來了。自己好不容易找來了這些豬頭肉，不能辜負了他的好意。
大梁因為偶然的機會結識了剛剛調入廠里的徐書記，他向徐書記談論了如今車間存在的種種問題，還有未來車間的儲備干部應該具備的素質，徐書記對大梁的深刻的見解印象很深，逐漸對他開始信任起來，接著大梁含沙射影地把張利軍工作過程中出現的種種弊端都告訴了徐書記。徐書記卻蒙在鼓里，還認真地做著記錄。原來大梁一直對張利軍這個情敵懷恨在心，報復的心思與日俱增。
高占武來到會議室，原來是上層要提拔車間主任，徐書記極力提拔大梁，經過研究決定，馬朝陽被任命為研究室設計師主任，大梁任命為第二車間主任。在葉萱家里，酒過三巡，葉萱當面給張利軍施加壓力，讓他在向晴和陸若文中間選擇一個，張利軍左右為難，明明他和陸若文是心有靈犀的，但說出口就會傷害到向晴，左右為難后，直接溜掉了。
高占武參加完會議后，聽葉萱給他講了吃飯的經過，高占武覺得葉萱是在胡鬧，葉萱卻覺得最起碼兩個女孩心里因該有數了，她明顯看出來，陸若文已經動搖了。高占武卻告訴葉萱，陸若文心里只有張利軍，現在和張利軍保持距離是因為她太善良，向晴幫了她太多，自己知恩圖報。
向晴從葉萱那里回去的車里，經過認真反思，終于決定放棄對張利軍對追求，她告訴陸若文自己要去北京了，因為她的媽媽已經給自己介紹了新的男朋友。陸若文聽了很意外，明明吃飯錢向晴還高興著以后能夠和張利軍一起上班了。兩個女孩開始心照不宣地想心事。
司令員召開高層會議，為了確保這次導彈的射發成功，黨中央都非常重視，周恩來總理還親自下了指令，政委單獨把高占武留了下來，告訴他上層領導決定為了確保導彈的射發成功，必須提攜上來一個燃料助理師，技術過硬，并且政治背景純粹，上火箭之前一定要留下遺書，做好犧牲的準備。高占武開始犯愁，明顯向晴最符合標準，但向晴是司令員的掌上明珠。
司令員專門把向晴叫到家里吃飯，得知女兒在燃料加注方面的能力首屈一指，便一起商量著讓向晴占到名額。葉萱聽說要脫下這身軍裝和生產車間合并，因為不舍得脫下軍裝，于是打了電話讓向軍醫幫自己重新回到北京。
馬朝陽聽到這次晉升的事情沒有張利軍的份，便去高占武那里替張利軍打抱不平，高占武用別的事搪塞過去了，馬朝陽已經晉升為向晴的車間主任，向晴為了助理燃料師的事情找他，希望馬朝陽能夠向上面推薦她。司令員在高占武遞交的預備人員名單中發現把女兒向晴排在了不起眼的位置，他讓高占武重新選排，語重心長告訴他，一切要把祖國的利益放在前面。高占武鄭重地給他敬了軍禮。
大梁當上了車間主任，故意向陸若文透漏消息，張利軍看到大梁對陸若文說話時一臉的獻媚樣，便在周圍沒人的時候提醒他，看在以往的兄弟情分上，離陸若文遠一點，大梁看著張利軍不怒自威的神情懦弱地答應了。向晴在宿舍里靜靜地寫遺書，陸若文看到了不明就里還以為她在寫情書，向晴打趣地應付過去了。
窗外已經下起了大雨，向晴一個人坐在空洞的宿舍，情書已經寫完，她在靜靜地打理自己的思緒，她回想起自己和張利軍的點點滴滴，無論開心時的相互拌嘴或者被拒絕時的失望傷心，都是那樣的難以割舍，還回憶起陸若文和她姐妹般的情意，覺得自己的退出如果能成全她們也很值得。高占武拿著向晴手里的遺書，心情復雜，他告訴葉萱趕緊通知張利軍，讓他再見向晴一面，因為一會兒向晴就要去前線了。葉萱聽后趕緊打著傘去找張利軍了。
接向晴的車輛馬上就要出發了，向晴滿懷希望地看著職工宿舍的方向，高占武擔心她坐在卡車車斗里會淋雨，于是把她安置在副駕駛座位上。張利軍終于氣喘吁吁地追過來了，卡車已經啟動，向晴通過后視鏡看到了他急匆匆地向自己跑來，忍不住大聲表白“張利軍我愛你”，一遍又一遍地在大雨中喊著，滂沱的大雨中，向晴的表白久久在雨中回蕩，張利軍滿臉雨水地站在那里，心情開始有了異樣，嘴里默默念著：“一定要活著回來。“
在觀看導彈設計的期間，馬朝陽和陸若文知道了向晴是寫完遺書上發射臺的，他們心里非常震驚，陸若文更是在心底像泛起了浪花，作為向晴的好朋友，為她的勇氣深深折服。莊嚴的五星紅旗下，上發射臺的所有通知開始莊嚴宣誓：為了黨和國家的榮譽，他們誓死完成重托。司令員一個人默默坐在監控室，看到自己女兒即將要上發射臺，心中萬般不舍。向晴在他眼中看到了濃濃的父愛。
導彈順利地擊中目標，然后在既定的路線實現了核爆炸，任務順利完成，在場的所有研究人員都興奮地抱在一起，歷史永遠停留在那一刻——1966年10月27日，在這一天，中國的導彈核武器試驗成功了。在眾人的歡呼中，陸若文看到向晴開心地抱著張利軍，她終于堅定了內心，于是主動向大梁求婚。
第二天在去領結婚證的路上，大梁問陸若文還在愛張利軍嗎，陸若文坦然回答自己非常愛張利軍，但看到向晴義無反顧地參加第一作業組，自己愿意把張利軍讓給她，但既然已經決定嫁給他了，今后會忘掉與張利軍的一切過往。