雷管爆炸導致人員傷亡，爆破倉庫的同志解釋是為了讓調研團看見基地最好的一面而導致操作失誤，方明很是失望。楊佳蓉提出輻射防護裝備的升級換代迫在眉睫，牛玲勸她等一等。丁向軍咄咄逼人，對王懷民的實驗方向提出質疑。丁向軍的問法讓王懷民和彭雄飛很是生氣，他明明是科研人員怎么會不懂的科研進度的艱難性，丁向軍根本不打算理解王懷民的工作進度直接決定向上級如實匯報。因為楊佳蓉有個身在臺灣的二叔，雖然兩人無任何聯系，但還是影響到了她如今的處境。丁向軍小人得志控告王懷民三人請他吃飯別有用心，傅首長只是想要三人回到各自的崗位努力做出成績堵住所有人的嘴。
楊佳蓉的防輻射測試進展很好馬上就可以對上級報告提出反對，石紅英擔心楊佳蓉本打算勸說，但以楊佳蓉的性格根本不可能放棄報告，石紅英和牛玲都信任楊佳蓉，在報告上加上自己的名字支持楊佳蓉。彭雄飛想提前進行“核裝置試驗”，王懷民反對冒進。彭雄飛堅持只要試爆成功數據一出就會讓調研團無話可說，黃凱華也同意彭雄飛的建議，王懷民指責彭雄飛在意氣用事盲目冒進，其實不論調研團和丁向軍如何都應該按部就班該怎么做就怎么做。黃凱華支持彭雄飛就要幫助他一起準備，結果收到了江水寧的回信，陶志綱一臉八卦地關心黃凱華的終身大事。
江水寧的回信令黃凱華得到了極大的安慰。王懷民找楊佳蓉卻見其與一男一女走在一起，楊佳蓉介紹女的是她表姐，男的是表姐給她介紹的對象。王懷民心中苦澀，將要送給楊佳蓉的胸針扔掉。事實上，那兩個人是組織上派來調查楊佳蓉的工作人員。王懷民事業和愛情都遭受了打擊，心中一片茫然，本來已經打定主意要和楊佳蓉表白不錯過一生所愛，但是今天發生的事情讓王懷民困惑。鐘教授去實驗室找鐘心，鐘心以為是陶志綱，鐘教授是來問鐘心的中子源反射層研究的進展。
恰巧陶志綱來保護鐘心的安全，鐘教授以為陶志綱在糾纏鐘心一番嚴厲的措辭批評陶志綱，兩人爭論起來讓鐘心不得不先勸陶志綱離開，陶志綱奈何不了鐘心只好離開。鐘教授讓鐘心抓緊時間研究中子源。彩蘭怕彭雄飛餓著給他送來老家的玉米，彩蘭向彭雄飛提出自己是時候離開基地，彭雄飛不讓彩蘭走還對彩蘭說丁向軍掌握點小權力就在基地興風作浪，彩蘭相信彭雄飛又說起兩人的關系問題，玩笑間彭雄飛差點表露真實心意。
大海把儀器造的和標準絲毫不差，廣播中正好播放讓大海在食堂門口領取遺失物品。彩蘭提出為免彭雄飛名譽受損自己先來個移情別戀，找一個更優秀帥氣的科學家，彭雄飛嘴上同意心里又有些過不去，彩蘭為了彭雄飛什么都愿意去做含著淚和其拉鉤承諾。大海如約去領取遺失物品，原來是大海的暗戀對象方小云找他，但是方小云的父親是方明將軍。彭雄飛的實驗就要進行，傅首長也很是擔心試驗不能輸，但是偏偏彭雄飛的核裝置試驗即使準備就緒，但還是失敗，丁向軍把試驗失敗的過程都記錄到了評估報告中。
楊佳蓉被帶走審查，臨行前叮囑石紅英替她保密。王懷民去找石紅英詢問楊佳蓉去向，即使王懷民有所懷疑但是石紅英還是沒有說出楊佳蓉的去向。鐘心主導的中子源反射層殼體理論驗證取得突破，可丁向軍卻陰陽怪氣地質疑起殼體的密封性。鐘心據理力爭，理論取得突破還需要大量數據驗證，丁向軍正是抓住了這點才能大放厥詞，鐘教授接受其指正，表示會繼續實驗驗證數據。
時間緊迫，鐘心為了盡早得到結果，決定冒險用土法上馬的辦法立即檢測驗證試驗可行度，卻突然遭遇意外。大海得知方小云在廣播站之后沒多久就去找其，在門外看著朗誦播報的方小云很是入迷。鐘心等幾個做實驗的人都一起進了醫院。全基地通報批評鐘心等同志的做法，大海不愿意聽到廣播批評鐘心的說法搞壞播放器，還成功勸說方小云講述鐘心等科學家冒進實驗的前因后果，為了早日完成組織的工作而不眠不休工作，鼓勵這種精神但不提倡冒進行為，不論如何都要遵照安全標準遵守紀律規定，這樣的通報讓全基地的工作人員都得到了鼓勵。
大家聚在病房里，雖然輻射物被輻射服全部擋在外邊，為了檢驗殼體的嚴密性付出的代價太大，大家以為廣播稿是鐘教授寫的，但是傅首長和鐘教授一來就對他們的行為提出嚴厲的批評。傅首長嚴肅指出了他們的問題，王懷民最近的工作完全不在狀態，彭雄飛因為一次實驗失敗也失魂落魄，調研團在乎的不是一時的成敗而要看到每個人的意志品質，傅首長不失鼓勵相信大家一定能完成使命。陶志綱想留下和鐘心說幾句話，卻被愛女心切的鐘培林擋在了病房外。
王懷民找鐘心幫忙找楊佳蓉。楊佳蓉正在參加集體勞作，牛玲去看望她，牛玲的丈夫孟廣闊給上級領導打過了電話，只要實施調查清楚會立刻讓楊佳蓉回去工作，牛玲是真的把楊佳蓉當作孩子來愛護。基地的爆破實驗還在不斷進行，王懷民也重新振作回到研究崗位，每個人都為了原子彈事業而努力認真。江水寧從北京給黃凱華來信傾訴苦惱，江水寧因為出身原因即使考到了很好的分數但還是被刷下，黃凱華苦惱如何安慰江水寧，陶志綱慫恿黃凱華直接表白，黃凱華文人思想堅持要留白意境，而且考慮到基地生死存亡自己卻和一個姑娘談情說愛，陶志綱一反常態指正愛情才能讓人更加意氣風發提升士氣。黃凱華在其鼓勵之下決定表態。
彭雄飛看到李彩蘭跟男同志聊得火熱，竟然醋意上升，氣惱地拉她離開。正巧丁向軍路過想要諷刺彭雄飛讓他更加生氣，直接回懟離開。丁向軍打算套路彩蘭讓其隨時向自己匯報基地情況。鐘心等人痊愈出院，正巧楊佳蓉回來收拾東西，告訴了鐘心自己的事情，安全部門一直都在監視楊佳蓉和其二叔的聯系，再加上前段時間自己因為輻射服的事情申請大批量資金和批評了上級領導，這樣就更加引起了上面的懷疑于是被帶到了學習班，至于躲著王懷民也是害怕坑害了他，這樣不僅影響了他的工作而且破壞了基地的任務。王懷民去接振理卻和他沒有更多話題聊天，振理想念楊佳蓉。
鐘心把楊佳蓉的事情和陶志綱說了，雖然陶志綱很不贊成對楊佳蓉的處理方式但是很多事情都不是自己所能掌控的，鐘心決定去告訴王懷民真相。王懷民通過小石子射擊物品而引起了和振理之間的話題，兩父子難得的溫馨場面。陶志綱找到王懷民卻沒看見鐘心，得到消息時鐘心卻被抓起來了，鐘心被懷疑蓄意破壞生產，大家都在擔心當中。陶志綱因為紀律什么也不可以對大家透露。大海給方小云造了一把精致的梳子，又說起方小云父親方明的事情，大海是想替基地爭取時間，方小云對大海的動機有所誤會，但還是因為科學家們決定去找父親說情。
方明對女兒的做法感到很生氣，方小云因為方明很講原則很不近人情從小就與方明不親近，兩父女因為這件事也鬧別扭。大家都請求鐘教授去救鐘心但是被鐘教授拒絕要求大家繼續研究。丁向軍因鐘心的事借題發揮，方明表示基地很多同志太過著急，傅首長一直在為大家辯解講明大家奮斗的艱難，方明則直言要在一個月之內對這么偉大的事業做出評判是不公平的。傅首長接到電話，8號材料切屑發生爆炸，30余人受傷。鐘教授一度沒了呼吸，在石紅英的搶救下才終于醒來。丁向軍說事故是因為對材料的不重視造成的，王懷民反駁這本就是必須攻克的技術難關。
黃凱華試圖勸說丁向軍不要再與大家作對，丁向軍反駁是不是每個人研究原子彈的人都不考慮其他人的人生，黃凱華指出丁向軍能肯定堅持槍式法就能更好地研究出原子彈嘛，丁向軍似乎并不買賬會如實匯報基地事故。實驗室里，大家情緒低落，黃凱華率先情緒崩潰指責鐘心，彭雄飛和黃凱華互相埋怨吵架惹得大家圍觀。這時陶志綱在黑板上寫下一個個為原子彈事業犧牲的烈士的名字，科學家們動容，丁向軍也默默地流下了眼淚……陶志綱的一番話振奮著大家，王懷民表示將英雄的名字留下，生命不息奮斗不止。
王懷民找到丁向軍告訴他無論他做出什么決定都不要忘了他曾經是原子彈事業中的一員。石紅英關心鐘教授還幫他清洗了衣服，鐘教授以為石紅英洗了自己重要的手帕激動的不行，等石紅英拿出手帕時鐘教授才恢復平靜道歉。鐘心被關在房間里擔心鐘教授的情況，陶志綱站在門外心疼鐘心忍不住進去告訴其鐘教授的情況。陶志綱安慰鐘心把自己的故事講述給鐘心聽，自己也曾經因為一場政治風波被派到偏遠地方的搶水線，那個時候自己也很委屈想死，就是那個時候認識了老格勒，就是老格勒樂觀的精神感染了自己。
陶志綱在偏遠地方也渡過了一段很艱難的時期，但是那個時候受老格勒影響集中心思工作得到了上級的認同也洗清了身上的冤情回到了戰斗當中，鐘心聽完之后大有感觸會學習老格勒堅持下去。石紅英對著正在看書的鐘教授一通嘮叨，堅決沒收了鐘教授的書，還規定了看書的時間，彩蘭看望鐘教授逗趣說在基地當中能治鐘教授的也只有石紅英。方明安排女兒方小云離開基地去城里上學，可方小云不想離開基地，為了找到借口不去找到陸大海假扮男友。方明聽完理由之后更加生氣了，大海緊張也很無奈，但是方明立刻就來找大海談話了。
鐘心被釋放，鐘教授逃跑出來和陶志綱一起接鐘心出獄，鐘心和陶志綱開玩笑被鐘教授提醒。大海面對方明將軍緊張的不行，方明率先打開話題表示自己不是來阻止的戀愛只是覺得方小云年輕先去繼續深造再考慮戀愛，大海接到方小云的指示鼓起勇氣向方明將軍表明自己的心意，要其同意自己和方小云一起見證祖國原子彈成功的那一天，方明沒有立即表態只是讓其第二日參加基地的會議，方小云很是開心激動感謝大海。丁向軍在編寫報告時也公平公正地寫出了基地的真實情況，決定基地命運的時刻到了，方明將軍愿意相信，原子彈事業一定會成功。將軍的話極大鼓舞了所有基地的科研人員。
鐘教授召集全部科學家宣布王懷民、鐘心和黃凱華三人加入中國共產黨，三人在實驗室內鄭重宣誓光榮加入中國共產黨。核裝置第1132次試驗終于成功，為原子彈的設計打下了堅實的基礎。王懷民還是沒有楊佳蓉的消息很是擔心。眾人聚在食堂，以水代酒，對彭雄飛主持的試驗表示祝賀。
五號材料別的研究所已經能造出高標準的配件，大家很是開心離目標越來越接近了。鐘教授帶來消息，美國有所行動，可靠消息美國可能會炮轟西部基地，雖然大家都在挖掘地下防空洞但是即使轉移至地下也無法避免美國的威脅，只有盡快造出原子彈才能擺脫威脅。核威脅的壓力依然在眾人頭頂。與此同時，楊佳蓉終于回歸基地，只是暫時不能參與研究工作，只能回去當一名護士，好消息是有位領導向中央提出了輻射服的問題已經得到認可。