上世纪四十年代，加州理工学院终身教授钱学森（陈坤 饰）因为美国兴起的反共言论而备受打击。他的尖端技能研讨被逼中止，并被责令出境。钱学森心系祖国，归心似箭，而意识到钱学森的巨大价值的美方又对其归国设置了重重障碍，乃至以间谍罪拘捕钱学森。最终，宣告无罪的钱学森被长期软禁在家 中。　　钱学森写信曲折与祖国取得联系，周恩来受命用11名美国战犯飞行员换回了钱学森。　　面对新我国技能、人才、工业等各方面的空白，钱学森带领科研人员从拷贝入手，依据现有技能和条件逐步研讨、完善，奠定了我国导弹的根底。　　1960年11月，榜首枚导弹试射成功。　　1964年10月，榜首枚原子弹试验成功，钱学森又承担起了研发火箭运载原子弹进行长途进犯的使命，他带领科研人员克服了气候地理等困难，完成两弹对接，1966年10月在罗布泊靶场成功试射新我国榜首枚核导弹！　　晚年的钱学森对妻子（张雨绮 饰）充溢内疚，但妻子的理解让他倍感安慰。