一九三六年冬,年方十八,刚刚加入共产党的周彩凤接受党的光荣任务,代替受重伤的赵特派员前往大别山给红军游击队传达中央的重要指示。周彩凤冲破重重阻挠,终于找到皖山红军游击队。周彩凤在党的教育下,经过战火考验,逐渐成长为优秀的指挥员。抗战爆发,红军整编为新四军抗日。周彩凤的队伍开到了周村,她通过母亲宁蓝英、姐姐周彩莲收编了湖匪武装,并联合国民党左派冯江北的部队打击了日伪嚣张气焰。抗战胜利了,日本鬼子消灭了,反动派打倒了,全国解放了,一个又一个的困难又摆在了已成领导干部的周彩凤面前……
新中国建立之初,大难初定,百废待兴。然而国际局势分外险恶,中华人民共和国仍处在风雨飘摇的关键时刻。近有盘踞台湾的国民党政权蠢蠢欲动,时刻准备反攻大陆;外有美国为首的帝国主义伺机推翻新中国,从中渔利。为了与对手和列强抗衡,中共审时度势,敞开胸怀招揽海外的华人科学家归国,共同发展国防事业。感受到了祖国的召唤,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,突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胁中国的安全。 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……