王怀民(李光洁 饰)在医院同事的带领下在北京一处防疫站找到杨佳蓉(高露 饰)，只是远远地看着未近身，同事告诉王怀民杨佳蓉为何要申请调离工作的原因是医院有谣言说杨佳蓉暗恋王怀民才故意害死何吟薇(徐筠 饰)，杨佳蓉这么多年以来无怨无悔无名无分地做着振理的假妈妈，而且她不愿意王怀民知道这些，因为这么多年以来杨佳蓉一直活在自责当中。王怀民很感动杨佳蓉为自己所做的一切，决心不能再这样耽误杨佳蓉。
钟教授和A所的领导与苏联专家见面表示有苏联的帮助加上国内科学家的共同努力，中国的第一颗原子弹一定能很快爆炸成功，苏联专家却预判需要十年，美国曼哈顿计划投入很多人力物力也花了三年，苏联举全国之力也花费了五年，考虑到中国的综合国力十年不长，苏联专家提出需要一位得到过苏联功勋院士认可的科学家王怀民，陶志纲(李健 饰)为拒绝过王怀民感到很震惊。会后陶志纲向傅首长坦白王怀民的事情，傅首长批评并卸下了陶志纲这么久以来一直扎着的军用皮腰带让他要放下过去。王怀民顺利进入A所，但是陶志纲对王怀民偏见依然存在，王怀民借着法的讽刺陶志纲眼界不明。
王怀民进入A所就看见正在拉琴的钟心(徐晓璐 饰)，一时想起了自己的妻子何吟薇。钟心的琴声引得大家的掌声，但也引来了陶志纲的质询并与其产生争执，钟教授赶到时向陶志纲解释钟心的情况暂时化解了矛盾。彭雄飞(苏茂洋 饰)和黄凯华(朱铁 饰)针对中西方科学文化的重要性发生辩论，二者各执己见回到宿舍却看见早早等在里面的王怀民，王怀民与大家做了个简短的介绍和说明，并在宿舍布置了各种保持安静的标语，布置完成临离开宿舍前还向彭雄飞澄清当年在苏联带领同学们争取权益的是黄凯华。
丁向军(贺彬 饰)却认为王怀民是个精神不太正常的人。钟心的美国官司败诉不能在研究成果上署名，美国就是自诩民主其实充斥着种族歧视，钟心才明白没有祖国的中国人不会被外国人瞧得起。钟心正与父亲争执关于问题的假设，正巧王怀民赶到，钟心向王怀民提问改变自己的研究方向他是否愿意，王怀民比喻自己为疯子，愿意去完成一项很难完成的任务，以此说服了钟心。钟教授诚心欢迎王怀民加入A所共同为国家研制原子弹，王怀民倒是很怀疑钟教授的真实身份，钟教授一再说明自己只是个爱国者。
黄凯华从医院接回孩子小建国(王梓 饰)去见妻子，妻子君怡抱怨黄凯华完全把自己投身于机密工作而不曾体谅自己的辛苦，两人因为黄凯华的事业问题再次谈崩，君怡提出离婚决绝离开。杨佳蓉收到组织推荐入学高级医师班，她多年来的梦想就要实现了。苏联专家的第一堂课就给A所科学家提出要在半年内学会俄语并且不允许会俄语的人搞特殊化提前进入原子弹研究，这让王怀民和黄凯华很是无奈。王怀民从原来的幼儿园接走振理并送入另外的托儿所，振理已然是不认识爸爸，正巧碰见黄凯华也把建国送入托儿所，两人一番感慨。杨佳蓉找寻振理和王怀民未果很是着急。
王怀民没和其他人一起聚在一起研究而是单独制造工具。黄凯华遇见苏联专家安德烈要其为自己解释书中遇到的公式难题，但是苏联人并不想让中国人学会这样重要的原子弹制造公式。大家洗衣服闲聊的时候说起苏联专家团的团长彼得只是搞保密工作的而不是真正的物理学家，说着说着又玩笑起来。回到宿舍看见王怀民做出的一些精密仪器，彭雄飞看不上王怀民还认为他不合群，王怀民倒觉得大家都是科研人员而不是建筑工人所以不用浪费无用的时间在那些东西上面。黄凯华帮着王怀民向彭雄飞解释王怀民自从妻子去世之后背负的是两个人的科学理想所以脾气更怪。