研究组和压榨组分别执行自己的任务，压榨组在钟心(徐晓璐 饰)的带领下去找陶志纲(李健 饰)要求召开欢迎舞会，苏联专家也找过陶志纲要求舞会且要邀请所里的女同志，但是陶志纲认为这有伤风化，但是钟心再三要求陶志纲终于同意。会场布置都由钟心操办，陶志纲负责检查会场安保，对着镭射灯以为是原子弹模型被钟心嘲笑。王怀民(李光洁 饰)被迫请到舞会无事可干只得在一旁看书计算。钟心和丁向军(贺彬 饰)、黄凯华(朱铁 饰)等都借着舞会向苏联专家提问，但收获甚微。
王怀民在一旁和一位苏联专家因为破解数独杠上比赛，钟心邀请陶志纲跳舞不仅被拒绝海北陶志纲一通数落。黄凯华实在忍不了直接找到彼得说明中国真的很需要原子弹挺起腰板希望苏联专家能尽快进入正题。第二日苏联专家伊万的授课虽然多了学术内容，却全是照本宣科，而且与他原本的专业完全不搭架，众人十分失望。钟心询问王怀民研究组什么时候开始，原来王怀民一直在翻译的专业俄文资料，并且其中有很多重要的苏联人没有给的书籍，彭雄飞(苏茂洋 饰)也理解了王怀民这段时间所做的努力，此时王怀民的书籍被大量印刷分发成为了大家的助力。
所里的科学家都集中在王怀民的寝室里听王怀民讲解书籍内容。钟心与王怀民谈起她以前最讨厌科学家的类型，王怀民则说科学家本就不是被人喜欢的，只是引领方向的航标。科学家属于未来却活在现在，科学家本来就是孤独的存在，如果人生伴侣恰好是研究伙伴那也是很幸运的事情，钟心有所触动，对王怀民颇有好感。两人聊得正好，钟教授突然出现说自己要有事离开段时间，希望王怀民照顾钟心，但是王怀民拒绝，钟教授认为王怀民很适合钟心。
钟教授与工程团团长王明山(石兆琪 饰)从敦煌出发经过玉门关进入罗布泊荒漠寻找试验场选址。任务有些艰巨，需要工程团带领保护。彭雄飞和丁向军、黄凯华和苏联专家斗酒打赌，苏联输了就要写下原子弹方程式，中国科学家输了就要天天请苏联人喝酒，但是苏联人酒量太好根本不能赢过，一个个都喝的软塌塌的被苏联人嘲笑，陶志纲将醉酒的人带回，自己留下与苏联人拼酒，比赛似乎是赢了但是还是没能拿到方程式。第二日，苏联专家开始讲授原子弹的基础构造，但为了保证苏联设计图的秘密性禁止记录和画图，还要求陶志纲监督大家，王怀民等分工合作每人记下一块区域的内容。
安德烈一讲解完毕内容就立即被擦掉，而且他还指明王怀民等私下研究搞小动作做些无用功。王怀民、黄凯华、彭雄飞和钟心虽然把大致的图样给记录下来，但是合在一起的方程式数字不对而且这只是人家的简单数据，核心数据根本没有向中国人透露。这样一来，除了钟心和彭雄飞，王怀民与黄凯华却有些失去信心。杨佳蓉(高露 饰)终于找到了振理所在的幼儿园，面对年幼的振理，杨佳蓉很是心疼对着王怀民一通激动劝慰，杨佳蓉可以不做王怀民妻子但是可以做振理妈妈，王怀民最终同意由杨佳蓉照顾。
王怀民回到宿舍提笔给何吟薇(徐筠 饰)写信，原子弹研究进展艰难，振理和杨佳蓉的事情他也需要好好考虑。钟教授和工程团进入罗布泊深处遇到大的沙尘暴伴随着飞石，士兵和科学家都受了轻伤，只是风沙还未过去大家可能面临迷路，路还要继续走下去，但是战士们都要一个解释，自己到底在执行什么任务。