受到運動沖擊的聶榮臻(謝鋼 飾)與錢學森(胡亞捷 飾)一席傾心長談，他希望受到特殊保護的錢學森發揮特殊作用，堅持“兩彈一星”事業，錢學森慨然允諾。兩人百感交集，含淚擁抱。

中央決定組建中國空間技術研究院，錢學森推薦年僅38歲的孫家棟負責衛星的總體設計工作，孫家棟果敢地承擔起這一使命。

為了建立衛星測控系統，陳芳允前往渭南山區。他和他的同事們，著手制定返回式衛星測控和回收方案的前期工作，在艱苦的條件下開始繪制中國航天測控網的藍圖。

在上海的實驗室內，劉承熙(賈梓 飾)終于完成了人造衛星奏響《東方紅》樂曲的實驗，但曾經推薦過他的趙九章卻在北京發生了不幸。錢學森的眼淚還未干，又一個噩耗傳到了周恩來(劉勁 飾)耳中：一架從蘭州到北京的飛機失事，郭永懷(張衛健 飾)不幸遇難。為此，周恩來特別強調：“以后，我們國家重要的科學家，盡量不安排坐飛機，更不要集中乘坐飛機。”