潛入大陸的臺灣特務“蘑菇”,盜取氫彈爆炸所用的“W-T”自動儀,經過公安戰士的努力終將其破獲。1967年6月17日,轟-6攜帶著我國第一顆氫彈直上藍天,成功爆炸。“東方紅1號”衛星的研制在動亂中艱難進行著,但許多和‘兩彈一星’有關聯的科學家還是遭受厄運。
在周恩來(孫維民 飾)武力保護的強硬措施下,許多科學家得以幸免于難,特別是研制“兩彈一星”的科學家們,在那樣艱難的局面下,還能繼續進行研究和試驗工作,使我國的國防尖端科技不至于造成毀滅性打擊。孫家棟在錢學森(陳建斌 飾)的支持下,克服“文革”派系斗爭給衛星研制所帶來的不利影響,挑選出18名業務骨干,負責衛星的總體研制,他們被譽為“航天衛星十八勇士”。
鄧稼先(鄭國霖 飾)在一次氫彈試驗中,為找尋氫彈彈頭,受到放射性輻射的侵害。郭永懷所乘坐的飛機失事,年僅59歲的他犧牲了。當人們從機身殘骸里尋找到郭永懷時,吃驚地發現,他的遺體跟警衛員緊緊抱在一起。燒焦的兩具遺體中間緊緊夾著裝有絕密文件的公文包,竟然完好無損。