1958年北京，研究小組成員大膽地提出自己對(duì)核潛艇的設(shè)想。于所長(zhǎng)找小李打聽(tīng)誰(shuí)的整合能力最強(qiáng)，小李告知是黃旭華(黃曉明 飾)，能夠聽(tīng)取不同的意見(jiàn)。于所長(zhǎng)看到自己一個(gè)人坐在位置上的黃旭華，于是找他談話，好奇他怎么不參加討論。黃旭華解釋自己沒(méi)有最大程度地占有資料，不好發(fā)言，只能點(diǎn)點(diǎn)滴滴地收集資料，而現(xiàn)在需要三面鏡子，并一一說(shuō)明，于所長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)黃旭華還挺有想法。夜里，黃旭華想著給李世英(陳好 飾)寫(xiě)信，可是寫(xiě)了好些內(nèi)容都覺(jué)得不合適，最后只是關(guān)心她和女兒的事，并給了北京信箱的地址，讓李世英回信寄這里。李世英收到黃旭華的來(lái)信，終于有了黃旭華的信息感覺(jué)很安心。黃旭華回宿舍，見(jiàn)到嚴(yán)保國(guó)是特別驚訝，嚴(yán)保國(guó)也是來(lái)參加這項(xiàng)秘密的任務(wù)，黃旭華趕緊向嚴(yán)保國(guó)打聽(tīng)女兒的情況，嚴(yán)保國(guó)好奇核潛艇的研發(fā)現(xiàn)在到什么進(jìn)展了，黃旭華嘆氣，一開(kāi)始所有人都干勁十足，組織讓每個(gè)人都提出設(shè)想，后來(lái)是一點(diǎn)點(diǎn)地發(fā)現(xiàn)以前學(xué)的那些東西完全用不上，真不是常規(guī)潛艇里裝上能用的，一切從零開(kāi)始。嚴(yán)保國(guó)覺(jué)得黃旭華有些悲觀，蘇聯(lián)老大哥的核潛艇已經(jīng)下水，只要有老大哥的幫助，他們?nèi)曛畠?nèi)肯定能下水。黃旭華直言嚴(yán)保國(guó)太盲目樂(lè)觀，他們一沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，二沒(méi)有資料，連常規(guī)潛艇都沒(méi)造過(guò)，這就是問(wèn)題所在。黃旭華認(rèn)為第一艘核潛艇，應(yīng)該著眼于未來(lái)的戰(zhàn)斗，需要時(shí)間，為的就是給國(guó)家造出一個(gè)既能震懾?cái)橙擞帜軕?yīng)付戰(zhàn)爭(zhēng)的東西，如果只是樣子貨根本沒(méi)用。研究組成員現(xiàn)在是只恨手中掌握的資料還是太少，他們根本就沒(méi)見(jiàn)過(guò)潛艇的照片，要怎么研發(fā)。會(huì)議上，于所長(zhǎng)問(wèn)大家三年時(shí)間核潛艇能不能下水，黃旭華明確三年時(shí)間不行，即使補(bǔ)充新力量也不行，因?yàn)樵O(shè)計(jì)研發(fā)是不能用時(shí)間表的。嚴(yán)保國(guó)也補(bǔ)充為什么三年時(shí)間不行，于所長(zhǎng)不相信，而且他們有老大哥的支持并不是從零開(kāi)始，他個(gè)人相信三年甚至更短的時(shí)間就能研制出自己的核潛艇。中國(guó)代表團(tuán)訪問(wèn)蘇聯(lián)回來(lái)，于所長(zhǎng)喊來(lái)黃旭華和嚴(yán)保國(guó)談話，核潛艇下水的時(shí)間推遲，要在六五年以后，但工作一點(diǎn)也不能松懈，要爭(zhēng)取下水的時(shí)間，早日獲得一手參數(shù)，現(xiàn)在組織把尋找水池測(cè)試的任務(wù)交給黃旭華和嚴(yán)保國(guó)負(fù)責(zé)。黃旭華和嚴(yán)保國(guó)去了上海，看著熟悉的一切，黃旭華恨不得拉開(kāi)車(chē)門(mén)跳下車(chē)回家，其實(shí)嚴(yán)保國(guó)也跟黃旭華一樣的想法，但他們?yōu)榱斯ぷ髦荒苋讨?。?yán)保國(guó)通知黃旭華，組織特批他們一天假可以回家看看，但要注意保密紀(jì)律。黃旭華就感覺(jué)在做夢(mèng)一樣，難以相信。李世英剛到家門(mén)口，聽(tīng)到家里傳來(lái)口琴的聲音，猜到是黃旭華回來(lái)了，直接就奔進(jìn)家中，看到黃旭華的那一刻，喜極而泣。二人相擁，黃旭華一直同李世英說(shuō)對(duì)不起。李世英讓女兒喊爸爸，可女兒好久沒(méi)見(jiàn)到爸爸都認(rèn)生了。李世英給黃旭華理發(fā)，黃旭華拿著鏡子偷偷地看著李世英。夫妻二人聊天，李世英問(wèn)黃旭華以后能不能?；貋?lái)，黃旭華清楚李世英的心里有多期待，卻也只能讓李世英失望。次日，黃旭華騎著自行車(chē)去上班，女兒竟然喊了聲爸爸，黃旭華聽(tīng)了特別激動(dòng)。在水池子里泡了兩年，可還是沒(méi)有任何結(jié)果。黃旭華還接到父親離世的電報(bào)，可為了工作他沒(méi)有回去見(jiàn)父親最后一面，但相信父親在天之靈會(huì)明白的。好在母親特別通情達(dá)理開(kāi)明，理解黃旭華沒(méi)能回來(lái)一定是有難處。1962年，黃旭華將妻女接到北京，跟嚴(yán)保國(guó)一家住在一個(gè)院子里，也好互相照應(yīng)。組織上已經(jīng)跟李世英談過(guò)話，李世英現(xiàn)在是終于知道黃旭華在做什么，感覺(jué)特驕傲，為了讓黃旭華安心，讓他以后家里的事就別管了。