小馬外出執行任務，建國趁小馬不注意偷溜進了小馬的車里，半路被顛簸得暈了車。這時小馬才發現建國在自己的車上，只好帶著他去執行任務。回來路上，車路過找到建軍鞋子的那片胡楊林，建國堅持下車去胡楊林找弟弟，小馬不得不陪著他，但走到半路建國陷進了流沙中，小馬手疾眼快把建國救了出來，但自己卻被流沙吞噬了?；貫樾●R舉行了告別儀式，曾倩倩來到小馬目前，說出了自己喜歡他的心意。
李一嬋分娩入院，大家都聚在一起等孩子出生，但預產期還沒到，李一嬋又長期帶病工作，這不得不讓等在外面的項懷瑾憂心如焚。沒多久，孩子出生了，母子平安，張司令親手抱起了孩子，這也是在馬蘭出生的第二個孩子。
孩子們放假百無聊賴，但聽說醫院建了個倉庫，里面沒準有好東西。幾個孩子撬了倉庫門鎖走進倉庫，偷拿了許多化學藥品，在戈壁灘上做實驗，但這些藥品接觸空氣卻劇烈地燃燒起來，險些引發爆炸，何玉山因此將建國拎回家里狠揍了一頓。
麗薩好幾天沒來上課，讓建國牽腸掛肚，沒多久麗薩跑來告訴建國和小伙伴，她和母親要回北京了。麗薩走后，建國像丟了魂似的，上課什么都聽下去。科研所的科研人員陸陸續續地都走了，基地內部盛傳上級要裁撤基地的消息，但誰也不知道這是為什么。幾個孩子還以為是上次他們偷拿倉庫藥品的事連累這些叔叔阿姨，一個個找到林儒丫承認錯誤，但林儒丫告訴他們，叔叔阿姨的離開和他們沒有關系。
張副司令找到何玉山和徐遠征，告訴他們三年困難時期已經過去，現在的主要精力是恢復國民經濟。所以上級決定基地建設要暫停，人員也都要先內地，讓何玉山和徐遠征做下面的工作，但二人自己都想不通，怎么做下面的工作呢？總部首長和軍委領導來馬蘭聽取基地建設的意見，何玉山站起來發言，他沉痛地說道國家的歷史和自己親身的經歷，從前被動挨打，參加革命后因為武器落后看著戰士們犧牲，所以一定要造出自己的原子彈，才能扭轉這個局面。他的講話感動了在場的所有人。
不久，臺海局勢風云突變，美國咄咄逼人，蔣介石集團揚言反攻大陸，局勢的嚴峻上黨中央下決心一定要搞出自己的原子彈來，因此決定讓周總理掛帥成立專門委員會，基地的建設絕不能停，而且還要提前。這讓忐忑多日的何玉山和徐遠征都非常高興。
中央高度重視，基地各項建設都在加快進度，只有何玉山明白，等待他的困難會比以前更多，但徐遠征卻說沒什么能難住何老摳。何玉山對他說只要他少跟他頂著干，捎給他找麻煩就行了。
科研人員陸陸續續返回馬蘭，建國和孩子們又見到了多日不見的麗薩。而此次來到的不僅是原來基地科研所的科研人員，還有來自全國高等大學的高材生，科研所的力量更加強大了。
為了能夠讓在工地拼命干活的戰士們在休息期間更好的放松，林儒丫和曾倩倩帶著孩子們到工兵團給戰士們演節目。節目結束后孩子們在工地上活動，柱子不小心碰倒了一根電線桿，幸好柱子被執勤的戰士拉到了一邊，才沒被電線桿砸中。戰士們告訴他們，這些電線桿是直通北京的。
經過一年的火熱建設，基地的條件漸漸好了起來。戰士們都搬進了新建的軍營，一座座樓房拔地而起，學校也建設起了明亮整潔的新校舍。但攤子鋪大了，自然就會引人注意。美國U2偵察機頻繁在馬蘭上空盤旋，試圖搜集我核試驗基地情報，被我軍擊落。這讓司令員趕到，工程必須加速。他找到何玉山，徐遠征，告訴他們工程必須提前完工，各部門都要快馬加鞭。
何玉山更加忙碌了。一會兒是精密設備，一會兒又是攝像鏡頭，這些都和未來的核試驗有緊密的關聯。科研所需要十六口大鍋充當設備防護罩，何玉山轉遍了整個基地，只找到十五口大鍋，最后不得已征用了副食隊的大鍋。何玉山東奔西走，在辦公室黑板上寫著“找，一定要找到，必須要找到！”這樣的標語時刻提醒自己。
學校要成立鼓樂隊。而建國、援朝幾人早就看著學校那些新鮮的樂器眼饞了，可鼓樂隊名額有限，幾個孩子并沒有被選入鼓樂隊。于是幾個人找曾老師求情想辦法。曾倩倩只跟孩子們說心中有數，并沒有明確答復他們。小歡和援朝半夜偷偷溜進樂器室，將樂器帶了出來。
偷拿樂器的援朝和小歡叫醒了建國，三個人就深更半夜練起鼓來。到了第二天上課，三個人因為睡的很晚，都打起瞌睡來。下課后，曾倩倩說樂器室少了一個鼓，問是不是他們拿的，但建國幾個人卻不承認，都借口上廁所跑出了出去。深夜，幾個人正在練鼓，這回被曾倩倩抓了個正著。曾倩倩告訴他們，學校鼓樂隊要擴大，學校已經同意他們加入了。幾個人都很高興，這才安心地去睡覺。學校落成儀式當天，建國和幾個小伙伴果真成了鼓樂隊的成員。
張司令找何玉山談話，他為何玉山建軍會是一個什么情況。何玉山心里也清楚，一望無際的大戈壁，建軍幾乎不可能獨自活下來，但是，他失去了不僅是建軍，還有像王大頭、小馬這樣的好戰友，只要原子彈試驗成功了，他們的犧牲才才有價值。張司令員告訴何玉山，基地要成立一支七人組成的“打獵隊”去執行一項艱苦而又重大的任務，讓楊振祿擔任隊長。打獵隊成立后，楊振祿和隊員們一支堅持體能訓練和徒步行軍。張司令員找到何玉山，讓打獵隊隊員們每個人寫一份遺囑。何玉山將司令的命令傳達給楊振祿，還叮囑他，作為隊長，一定要把事情想周全，盡量避免戰士們的傷亡。
何玉山一直不知道打獵隊要執行什么任務，還需要寫遺囑。張司令在打獵隊出發的前兩天將任務告訴了他，這次打獵隊要執行的是巡邏試驗場區的艱巨任務，任務時間半年，徒步八千里，主要任務是防止敵特破壞，還有要找到周邊的牧民，一面傷及群眾。何玉山這才明白，這項任務九死一生，他找到妻子，詢問他有沒有能在關鍵時刻保命的藥物，讓戰士們帶上，林玉潔想到了讓戰士們帶上葡萄糖。
巡邏分隊出發執行任務，臨走時何玉山交待讓他們一定要記住補給點的位置和距離。巡邏隊徒步穿越茫茫戈壁，首要的是找到水源。他們在一處小水塘邊宿營，卻發現周邊一直有野狼出沒。
何玉沙來找曾倩倩，告訴她楊振祿這次執行任務非常艱巨，如果他能活著回來，曾倩倩是否能答應和他談戀愛，但曾倩倩卻無法回答何玉山。何玉山希望，曾倩倩能時刻想著楊振祿，這樣即使在千里之外，楊振祿也會感應到，他相信愛情的力量可以創造奇跡。
建國向同學們講，爸爸何玉山每天都通過無線電收到巡邏分隊的匯報，他們在戈壁灘上發現了綠洲，每天與狼共舞，充滿了傳奇。而這些都被曾倩倩聽到了。楊振祿和隊員們在巡邏過程中發現了駱駝的腳印，大概有五六頭之多，很可能是人為留下的，只是他們不知道，這些人到底是放牧的牧民，還是敵特分子。