團長經過上級同意，和鐘教授告訴大家這次執行的任務是研究和制造我們自己的原子彈，并在這片沙漠中選擇最適合的靶場，這時一小隊也返回告訴大家前面有綠洲，大家興奮不已。

蘇聯專家已經第6次找理由推遲模型的送達，大家失望。王懷民(李光潔 飾)要鐘心(徐曉璐 飾)找到她的照相機，和大家一起在教室拍攝黑板上未被蘇聯專家完全擦掉的痕跡，大家又看到了希望，正在開心，陶志綱(李健 飾)進來質問他們到底在干什么，不小心把相機底片全曝光了，所有資料都毀了，鐘心氣極踢了陶志綱一腳，氣憤離開。王懷民告訴陶志綱世界上那么多科學家都是國外人，我們不學習，怎么能有屬于我們自己的技術。

保密處給大家發放了保密包，彭雄飛(蘇茂洋 飾)擔心以后資料怎么帶出來，王懷民倒是不擔心，黃凱華(朱鐵 飾)說他腦子記憶力超好，當然不擔心。黃凱華收到妻子的離婚協議，陶志綱關心他用不用組織出面調解，黃凱華說不用了，直接在協議上面簽上自己的名字。黃凱華也告訴陶志綱王懷民屋子里面的留聲機是紀念他去世的妻子，并希望陶志綱能夠多了解他們這群科研人員。

楊佳蓉(高露 飾)冒雨去接振理，倆人一起撐傘開心走在雨中。

鐘心到男洗水池幫助王懷民洗衣服，大家互相調侃。這時王懷民突然進來告訴大家他想到了，要用5號材料作為原子彈制造材料，可以造的更大，更快，眾人一起想到后面的解決辦法，開心不已。陶志綱過來告訴大家，蘇聯專家要走了，大家沉默。大雨中，蘇聯專家將所有研究資料全部燒毀，原來蘇聯政府單方面解除幫助中國制造原子彈的協議，大家氣憤不已，要阻攔繼續燒毀材料，被陶志綱阻止，王懷民在雨中靜靜的看著這一幕。

王懷民開始了廢寢忘食的學習研究。宿舍里黃凱華突然說自己不干了，并告訴大家他離婚的事情，黃凱華傷心的說自己只想做好事業，為祖國奮斗，哪怕妻離子散，可現在原子彈造不出來，自己在這里到底有什么意義。黃凱華給自己的妻子寫信，想調回廣州和她重聚。

研究所里一片冷清，陶志綱告訴首長自己雖然不喜歡這群科學家，但還是想保護他們早點制造原子彈，報復美國。首長批評他的思想，同時沒有認識到制造原子彈的艱難，但陶志綱說那我們也不能放棄。

王懷民去看望楊佳蓉和振理，佳蓉支撐不住暈倒，劉麗告訴王懷民她現在已經是肺炎了，而且告訴他佳蓉六歲親歷南京大屠殺，而且親人全都死了，她才立志要當醫生，所以一直很拼，現在更為了他，精心照顧振理。

黃凱華收到妻子的來信，前妻告訴他，她已經再婚了。彭雄飛告訴黃凱華他心情也不好，本來想聯系蘇聯專家，誰知道也走了，倆人郁悶一起去喝酒。

王懷民為佳蓉削蘋果，準備刻一個鮮花，佳蓉開心，向王懷民道歉之前那樣說他，并讓王懷民放心，自己會照顧好振理。王懷民問佳蓉1949年真的見過他，原來是王懷民曾經救過佳蓉，但佳蓉沒有告訴他，佳蓉說等以后他找到志同道合的人，她會離開。

林教授帶著中央指示來到A所，告訴大家毛主席說，我們可以自己試試，蘇聯專家幫助不幫助是他們的事情。林教授告訴大家，蘇聯專家走了，但是留給我們更大的舞臺，國家會為他們提供最大的技術支持和財政保障，而且國家的三個鈾礦廠正在穩步建設，我們要走出自己的原子彈之路，鼓勵大家雖然難于青天，但他們肯定能上青天，大家斗志昂揚。王懷民在墻上刷寫自力更生艱苦奮斗，大家看到一起高喊自力更生，艱苦奮斗的口號！