1955年，国际形势变幻莫测，新中国的建设势在必行，身处海外的中国知识分子中掀起了一股回国热潮。留美物理学教授钟培林，留苏深造的王怀民、何吟薇匹俦和黄凯华等物理人才克服重重困难，终于踏上了报国之路。1958年，中国的第一个核武器研究机构A所成立，王怀民与战斗英雄陶志纲、护士杨佳蓉以及彭雄飞、黄凯华、钟心等科学家一同加入A所，开始了原子弹研发工作。他们在研发过程中经历了条件艰苦、自然灾害等重重危机。终于在1964年10月16日成功试爆了中国首颗原子弹。大家欢呼雀跃，又一鼓作气地投入到氢弹和两弹合一的研究中去，不久，这两项伟大的事业也相继取得了成功。王怀民和杨佳蓉，陶志纲和钟心也终于在同一天步入了婚姻的殿堂。1978年，科学的春天终于到来，王怀民却因过度劳累将不久于人世。在医院里，他努力地抬起手，在民用核电报告的扉页上写下了他们几个人的名字。