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。
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