1958年的北京，科研人员正在热烈的讨论，于所长忍不住进来听了一下，黄旭华能够听取不同的意见，也没有参与热烈的争论，于所长好奇地问他怎么一个人在这儿不说话，黄旭华回答他还没有最大程度的占有资料，不好发言。李世英收到了黄旭华寄来的一封信，这是黄旭华抽空写下的，来来回回写了好几次都撕了，最后写下寥寥几行，最后留下两个字，勿念。李世英收到来信终于放心，回信给他。
严保国也被调来北京，还和黄旭华成了室友，黄旭华追着他问闺女怎么样了。李世英还给黄旭华寄了几件衣服，和一个叠成小船的纸条，黄旭华看过后忍不住发乐。严保国问黄旭华进展如何，黄旭华如实回答，一开始所有人都干劲十足，可是后来一点点发现以前学到的东西完全用不上，数据、仪器、材料都很缺乏，一切都要从零开始。严保国觉得不至于，说三年之内一定能搞出来，黄旭华笑他太乐观了。熄灯号响起，打断了二人的争论。黄旭华躲在被子里打着手电筒看女儿的照片，提笔写下给父母兄长的信。
大家一致认为现在最需要的是时间，可是一到会上就没人敢提反对意见，严保国一拍桌子说明天讨论会上谁也别说话，他来说！次日的讨论会上，于所长问他们三年内能不能下水，严保国还没来得及站起来黄旭华便反对，研制很着急，但也不能违背科学规律，科学研发可不是人有多大胆地有多高产的逻辑，严保国补充认同。于所长说他和严保国会访问苏联，登上核潜艇带回第一手资料，有老大哥的支持，三年时间并不是不可能。
中国代表团访问苏联归来后，带回了不少东西，众人见状急忙去问严保国什么情况，严保国却低着头什么话也不说。苏联专家要全部撤走，资料也要带走，黄旭华却并不担心，这个世界上离了谁都是一样转的，大不了就从零开始。核潜艇下水时间推迟到了五六年以后，但是科研任务一天都不能耽误，于所长让黄旭华和严保国去找能够做实验的大水池。黄旭华和严保国回到了上海，路过家门却不能进，二人只能忍着。
春玲告诉李世英有人在大食堂看见黄旭华了，李世英有些不相信，他真的到了上海还能不打招呼不回家啊？黄旭华在实验水池忙碌，严保国接到上级指示特批一天假可以回家连忙来通知他。黄旭华有些恍惚，还以为自己在做梦。李世英推开家门看见黄旭华陪着女儿情绪激动不已，二人久别未见，至于女儿对黄旭华还有些认生呢。李世英又给黄旭华理了一次发，黄旭华还是举着镜子从里面偷看她，满眼深情。
女儿今天很精神，晚上都不睡觉。李世英问黄旭华以后能不能常回来，得到答案有些失望。第二天离开时，李世英抱着女儿黄海燕站在窗前目送黄旭华，黄海燕终于开口叫了爸爸。在水池子里泡了整整两年后，严保国有些不耐烦了，我们的目标是大海深处，不是这个小水池！黄旭华却在这个时候收到了来信，父亲去世了。黄旭华默默流着眼泪，如果他请假领导一定会批，但也一定会很为难，他立下的誓言不能违背，父亲在天之灵一定会明白他的。所以母亲并没有怪黄旭华，他没能回来，一定有他的难处。
转眼到了1962年，黄旭华带着李世英和黄海燕来到了北京分配的宿舍，他们和严保国住一个院子。黄旭华给黄海燕改了新名字，叫做黄燕妮。
