黃大年迫不及待地向程果和衛宏遠了解他們進行市場調查的結果，程果和衛宏遠都怕自己跟不上老師的思維速度，劉躍也擔心黃大年這突然加速，突然滾動淘汰，會使這個剛剛凝聚起來的團隊崩潰，提醒他千萬別把人心弄散了。黃大年拿出一張碟片塞入VCD機中，茶思屋中繚繞起中國地質學奠基人李四光所作的小提琴曲《行路難》，曲中訴說了中國科研工作者難以開展工作的困擾，黃大年又給大家講起了李四光當年沖破重重困難回到國內獻身科研工作的故事，大家都被黃大年的愛國情懷所感動，決定攜手勇敢前行。
為加快科研步伐，黃大年舍棄休息時間忘我投入，雪梅擔憂他的身體，她開玩笑說都不知道自己當初回國的理由是什么，說是回來照顧他的身體，現在卻是連要見他一面都那么難。
3000米的勘探深度還是不能解決能源緊缺的難關，勘探一線對深探裝備樣機的渴盼越來越急迫，感動于勘探處趙工等人位卑未敢忘憂國的精神，為了國家利益，黃大年立下軍令狀，誓在年底前交付樣機。然而樣機研究缺的正是最關鍵的數據演算一關，技術難關當道，衛宏遠對老師立下軍令狀心存不滿，黃大年為攻克難關決定閉關住在辦公室，忘掉晝夜加快速度，再一次向時間發起了挑戰。
黃大年先斬后奏行李卷一背就以辦公室為家，一住就是一個多月，連門衛大爺看著不眠不休的黃大年都直喊心疼。
衛宏遠和李斯華商量想在博士畢業后出國工作一段時間，李斯華不同意，認為他不負責任，不考慮自己和老師的感受。
一個多月的閉關攻堅讓黃夫人和學生們都對黃大年十分擔心，雪梅支了招才騙得黃大年下樓運動運動。黃大年為了深探裝備的科研攻關放棄了自我，此時妻子和學生他的殷殷關切迫使他從繁雜的數據報表中抬起頭來，感受到短暫的放松和歡樂。
長期高強度的伏案工作令黃大年的身體產生了不適癥狀，但黃大年并沒有停下工作，只是靠吃止疼片遮掩了過去。終于深探裝備最后一道難關解決了，大家歡呼鼓舞之時，黃大年卻因體力不支差點暈倒。雪梅擔憂不已，想借女兒畢業典禮給黃大年創造休息的機會，黃大年卻說本科班的孩子也要畢業，自己身為人師不能缺席。
無人機的攻關也進入了倒計時，黃大年關心楊博士對工藝材料的考察進度，劉躍告訴他楊博士出了車禍，所幸已經脫離了危險，黃大年自責不已，都怪自己逼得太緊。
劉躍受李四光班的學生的托付將黃大年夫婦請到茶思屋，大屏幕上放的是學生們為老師、師母精心錄制的視頻，一個個學生飽含深情的訴說讓兩人在感動得潸然淚下的同時又欣慰不已，黃大年對學生們說其實他們是他回國后最大的收獲。
黃大年寬慰要去國外工作的衛宏遠，讓他不用耷拉著腦袋，能到更高的平臺去開眼界那是好事，但將來為誰而奉獻一定要想清楚，出去了一定要記得回來。
黃大年為了參加本科班的畢業典禮而未能去參加女兒的大學畢業典禮，但他及時給彤彤發了短信祝福她的成長，并告訴她作為父親他的心永遠和她在一起。
劉躍叮囑黃大年務必參加中央組織的“千人專家”療養，黃大年卻接到國外電話聽說k計劃有了重大突破，內心不禁對科研工作焦急起來。黃大年本打算放棄療養，劉躍知道他的憂心所在，于是透露有個國際裝備年會也在療養地召開，這才勾起他的興趣。
打著療養的名義，黃大年邀約海歸、專家就地開起了閉門會議，學術共享的積極態度讓在場專家無不欽佩。黃大年趁機說服海外專家歸國圓夢，拉住海洋領域專家閆偉對他說雖然回國研究工作會遇到這樣那樣的困難，但在自己國家的土地上搞研究心里踏實，試圖打消閆偉回國的顧慮。
療養期間獲益頗豐的黃大年清晰了科研提速的新思路，又是馬不停蹄地搭深夜的飛機回到學校，他告訴學生們這次和國家領導人見面后能夠強烈感覺到中因對實現中國夢的迫切和對解決能源短缺這種急切心情，他決定對S09項目提前結題，程果擔心一味追求進度會讓人感覺冒進。黃大年提出實行紅藍軍路線的辦法，紅軍路線就是立主自身實現突破，藍軍路線就是在國外既有高端平臺上的二次開發，推動整體進度，實現快速突破。
為了更廣泛地進行學科交叉服務科研，他借聯誼會之機向校內專家提出紅藍軍對標方案，在吉林大學校內逐漸成立“科研特區”。
S09項目的科研經費批下來了，黃大年的辦公室也被踩平了門檻，桌上的電話就沒停過，連多年不見的老朋友宋坦也專程上門要求合作，黃大年鐵面無私一律回絕，雖然將好友拒之門外令他心中隱隱作痛，然而在國家利益面前這些都變得微乎其微，他就是要把事辦好，也要辦得干干凈凈。
元宵佳節黃大年又遠赴北京向領導匯報工作，國事家事難兩全，他只得在登機前向妻子發條短信表示歉疚。
北京之行黃大年順利拿到申請的科研經費，還破例被追加了一個億，好消息傳來劉躍和學生們都興奮不已。而回到吉林大學的黃大年提出要搞全國學科大交叉，要在全國范圍內尋找專業學術突出的團隊共同合作，為了科研工作他不怕被人說肥水流了外人田。
劉躍撞見黃大年偷偷吃藥緩解身體病痛，擔憂焦急要將黃大年送到醫院檢查。黃大年稱科研正在關鍵階段，請求劉躍別將此事告訴雪梅。
黃大年夫婦前往英國參加彤彤的婚禮，但令令黃夫人和彤彤倍感無奈的是，黃大年一下飛機就被艾文接走去參加了研討會，彤彤不禁抱怨爸爸這是來參加自己的婚禮的嗎？
黃大年在深探項目驗收前夕又是十多天沒日沒夜地趕工，腹部的疼痛越來越頻發，劉躍心急如焚，他強迫黃大年停下工作去休息，并發誓再不幫他對外保密，劉躍深知黃大年一旦倒下，自己將成為歷史的罪人。
最終項目順利通過評審驗收，評審組宣布項目成果處于國際領先水平，這意味著黃大年的團隊已經實現了他當初回國時的誓言，也意味著中國重型深探裝備技術正式宣告突破國外封鎖，完成跨代設計，進入世界第一梯隊。
大年事業上取得了突破性的成就，但雪梅擔心這仿佛就是一針興奮劑，只怕以后黃大年更停不下來了。
黃大年捧著大蛋糕進了家門，他一開口就是向妻子請罪，今天是雪梅的生日但他居然給忘了，是學生們替他準備了蛋糕和鮮花，他請求妻子的諒解，他表示成功的第一功臣非雪梅莫屬。慶功宴上，妻子、親人、伙伴以及學生的歡聲笑語化作一縷溫情注入黃大年心底，讓他感受到生命的可貴與幸福。
女兒彤彤也打來電話對爸爸的學術成就表示祝賀，又給媽媽送上最特殊的生日禮物——自己懷孕了，黃大年和夫人喜極而泣，給未出世的外孫起名“春倫”，希望他們家的寶貝能記住他們從長春到倫敦之間的兩國之間、兩個城市之間發生的美好的故事。
革命取得階段性成功，但成功并沒有讓黃大年停下追趕時間的腳步，劉躍拿來了科技領軍人才專題研修班的通知又讓黃大年斗志昂揚，讓劉躍趕緊著手幫他落實，但劉躍實在是擔心黃大年的身體情況。
吉林大學校慶，張部長、王畢可和校長一起參觀黃大年的辦公室，看到墻上貼的排得密密麻麻的工作日程，領導們都稱黃大年是“拼命三郎”。殊不知黃大年此時正頂著身體的疲憊和不適，強撐著向一個又一個科研項目高速前進。
無私忘我的拼搏是以健康為代價的，黃大年在一次北京回長春的航班上身體出現嚴重不適，陷入昏迷前竟還不忘囑咐空姐，一旦自己出事，一定要將懷中電腦交給國家。在醫院蘇醒過來的黃大年翻身下床就要回學校工作，劉躍態度強硬將黃大年留在醫院做全面檢查，黃大年卻記掛早就安排好的報告會，趁劉躍找大夫辦手續之機偷偷離開。
黃大年拼命的舉動讓黃夫人和劉躍等人都擔心不已，大家強迫他到醫院檢查，診斷結果卻給了所有人沉重打擊。黃大年深知生命留給自己的時間已經不多，住院前他坐在茶思屋里久久不愿離開。
彤彤打來電話讓爸爸不要光顧著工作了，一定要照顧好自己的身體，黃大年讓女兒不要擔心，并答應女兒讓小外孫一出世第一眼看到的人就是自己。
病榻上的黃大年仍然心系著工作，心系著祖國科研的需要，生命的每一分鐘他都要用來踐行對祖國深沉的熱愛。而這份熱愛不只大年，“千人計劃”的海歸專家們也都在祖國各個科研領域以無限的愛國熱忱并肩奮斗，你追我趕，報效祖國。葉明帶來閆偉同意回國的消息讓他精神振奮，他知道自己的交叉研究又多了一位海外科學家，衛宏遠也在此時學成歸國，“千人計劃”的隊伍越來越壯大，祖國科研的發展也越來越迅速。
大年離開了，科學的星空，一顆璀璨的明星悄然隕落，然而在祖國大地，無數愛國、報國之心熊熊燃起，薪火相傳。遠在英國，春倫的第一聲啼哭告訴人們精神世代傳承，生命永遠不息！
（全劇終）