上世纪四十年代，美国国内兴起的反共言论让加州理工学院终身教授钱学森（陈坤饰）遭受重创。他对尖端技术的研究被暂停并被勒令离境。钱学森心系祖国，归心似箭，而美国深知钱学森的巨大价值，对他回国设置了重重障碍，甚至以间谍罪逮捕了钱学森。最终，被无罪释放的钱学森被长期软禁。【/br/]钱学森写信与祖国取得联系，周恩来命令他用11名美国战犯飞行员交换钱学森。【/br/]面对新中国在技术、人才、工业等方面的差距，钱学森带领科研人员从仿制开始，根据现有技术和条件逐步研究改进，为中国导弹奠定了基础。【/br/]1960年11月，第一枚导弹试射成功。【/br/]1964年10月，第一颗原子弹试爆成功，钱学森承担了研制运载原子弹远程攻击火箭的任务。他带领科研人员克服天气、地理等困难，完成了两弹对接，并于1966年10月在罗布泊靶场成功试射了新中国第一枚核导弹！【/br/]晚年的钱学森对妻子（张雨绮）感到愧疚，但妻子的理解让他感到安慰。