1955年，中國(guó)政府決定開(kāi)始研發(fā)自己的原子彈，這個(gè)消息在身處異國(guó)他鄉(xiāng)的中國(guó)科學(xué)家們當(dāng)中掀起了歸國(guó)熱潮。美國(guó)紐約州，鐘培林(牛飄 飾)教授準(zhǔn)備回國(guó)。女兒鐘心(徐曉璐 飾)的研究課題正在攻關(guān)階段，她拒絕了父親一同回國(guó)的邀請(qǐng)。鐘培林與幾名華裔科學(xué)家在酒館地下室秘密見(jiàn)面，準(zhǔn)備回國(guó)。突然美國(guó)便衣闖進(jìn)，危急中，林安城(寇振海 飾)委托鐘培林帶信給方明(翟萬(wàn)臣 飾)將軍，自己留下掩護(hù)。碼頭上，眾人又遭遇特工的臨時(shí)檢查，取得移民局翻譯資格的鐘心為鐘培林保住了密信，臨行前，她無(wú)聲告訴父親“祖國(guó)見(jiàn)”。莫斯科國(guó)防科技大學(xué)，黃凱華(朱鐵 飾)等留蘇的中國(guó)學(xué)生們也打算回到祖國(guó)，其中最為優(yōu)秀的王懷民(李光潔 飾)、何吟薇(徐筠 飾)夫婦卻受到了校長(zhǎng)的熱情挽留。直到上了歸國(guó)的列車，凱華等人才知道懷民夫妻不僅拒絕了校長(zhǎng)的邀請(qǐng)，還將大家的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)藏在油畫中帶了回來(lái)。火車到站，有臺(tái)灣方面的特務(wù)搶奪懷民帶回來(lái)的數(shù)據(jù)，幸好有志愿軍戰(zhàn)士陶志綱(李健 飾)幫助追回。但被特務(wù)所傷的何吟薇難產(chǎn)死亡，臨死前將剛剛出生的兒子托付給了幫助她的護(hù)士楊佳蓉(高露 飾)。