1961年1月，从事基础领域研究的研究员于敏突然被带走问话，是关于他在国民党后勤军官的叔叔于振林的，因为他要照顾奶奶一家，于敏每个月都会给他汇钱。于敏被带走后妻子孙玉芹急匆匆地带着女儿去找领导老郝，问他是不是犯了大错误。老郝连忙去找了部长，他是绝对相信于敏的。在老郝和部长的保证下，于敏才能够脱身。
于敏和孙玉芹一直在为出国留学做准备，为此还特地改了一身特别好看的西服。老郝匆匆来找于敏，打着看戏的名义约于敏谈事。于敏看得出来老郝的意图，孙玉芹也就带着女儿于元回家去了。看完戏老郝才道出来意，老郝想把于敏调去别的领域，去做氢弹理论预研工作。于敏同意了，老郝惊讶于他的爽快，他本是个角儿，可是一旦过去就要从零开始，点了头不仅要放弃留学，放弃之前的所有荣誉，更要隐姓埋名把这个秘密带到坟墓里，从明天起谁也不会知道于敏在做什么，包括家人。于敏的态度依然很坚决，想要和平就要有不把打仗的底气，这就是核平衡。既然我们造的就是底气，这是关乎国家存亡的事情，必须干！
这件事情孙玉芹全然不知，还在为留学做准备，苦练英语。于敏告诉师傅不用把衣服改成西装了，晚上又告诉孙玉芹说他只能每个礼拜天回来，也不出国了。孙玉芹实在想不通于敏要去干嘛，老郝也是支支吾吾的，于敏索性顺着她的话说是做炸弹。次日，于敏正式去上班，第一日就听到大家在争论一个专业问题，他也说了几句，也把大家擅长的领域分析地很透彻。老郝赶来后大家才知道，原来这个看起来很厉害的人就是于敏。老郝安排于敏和陆杰一起搭档，不过也许是刚刚的争论陆杰没有理会于敏。
孙玉芹把厚厚的，记满英语单词的笔记本烧了，于敏则从此投身进了氢弹基础的理论研究中。陆杰一直不服气于敏，所以和于敏打一场赌，同事们挤在一起看他们的热闹。于敏输给了陆杰，绕着操场跑了好几圈大喊“我输给陆杰”了。但于敏只是这一把输给陆杰了，刚跑完没歇口气于敏就说他的算法和报纸上的数据都有问题，陆杰对此不屑一顾。
于敏总是第一个去食堂打饭，走的时候还带点萝卜条，同事们都以为他是为了占便宜，陆杰也讽刺他不应该这么干，还偷偷把萝卜条拿走了。直到于敏趴在桌上腹痛难忍，陆杰才意识到问题的严重性。送到医务室后他才于敏有十二指肠溃疡，肚子饿更容易加剧疼痛，这也是老毛病了。经此，大家才解开了对于敏的误会，再次回去工作后，于敏发现自己的抽屉里塞满了粮食。于敏周末回家时也忙着研究，最近粮食紧缺，孙玉芹让他去剪点儿柳树芽，至于怎么吃她有办法。
科研工作难，再加上食物不够，大家常常熬到晚上饿得两眼冒金星，陆杰也是。为了解决这个问题，于敏带着大家下水捞鱼，不过他水性不太好，就在岸边等着。于敏的姐姐于愫来家里了，邻里都传于敏政审出了问题孙玉芹要和他离婚，于愫才会拿着这么多东西来劝她。
