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1949年新中国成立后,人民成为国家的主人,但新生政权仍时刻面临海外敌对势力颠覆的严峻威胁。抗美援朝战争结束不久,战功赫赫的冯石将军(李雪健饰)受中央委派,承担起主持原子弹研发的重任。尽管他对原子弹几乎一无所知,但军人出身的冯石坚决服从命令,率领一支历经战火考验的英雄部队,奔赴荒凉的戈壁滩。随后,以美国留学归来的陆光达(李幼斌饰)为代表的众多科学精英,也从四面八方汇聚到西北荒漠。面对经验匮乏、外援中断等重重困难,这群默默无闻却胸怀崇高理想的人白手起家、艰苦奋斗,为共同目标奋勇前行。