王懷民單獨找到傅首長，申請參加回收地面核測試數據的任務，即使這是個九死一生的任務王懷民還是堅持上陣，托付傅首長交給楊佳蓉一封信。他不知道，此時楊佳蓉正在為進入蘑菇云采樣做準備，每一個坐上飛機準備采集數據的同志都給家人留下了信件，只有楊佳蓉默默摸著王懷民給的胸針。經過全國各大氣象專家的聯合分析終于確定核爆當天的天氣良好，核爆按原計劃進行。大家既焦急又期待，隨著發令員的口令，起爆員鐘心摁下按鈕，蘑菇云騰空而起，照耀出的萬丈光芒和釋放的能量足以摧毀一切。

蘑菇云從炸開到緩慢消散，數據收集的同志們及時趕到核爆鐘心冒著生命危險收集一手資料。外圍采集的數據傳回總部顯示并不樂觀，因為核爆磁場影響較大所以最準確核心詳細的數據還需要在核爆內部進行數據采集的同志傳回。楊佳蓉和王懷民一個在地面，一個在空中緊急采集數據，靶場中，王懷民發覺數據儀器少了一個，獨自沖回爆心區域，找回最后一個儀器。而楊佳蓉的空中采集已經完畢順利返航。在洗消的過程中，王懷民突然開始嘔吐。為了其他同志的安全必須將其隔離。

數據很快傳回指揮室，經過數據分析員們緊張的測算，結果出來了。鐘培林鄭重而緩慢地宣布：這一刻我們等得艱難而緩慢，但是這次爆炸的原子彈釋放當量超過美軍在廣島投放的原子彈當量，所以這是一次成功的核爆炸！大家歡呼雀躍，方明將軍將情況告知總理。大家都沉浸在核爆成功當中，1964年10月16日，歷經千辛萬苦我們終于永遠了自主研發的原子彈。毛主席也無法再隱瞞此激動小心讓周總理提前公布，全國各族人民都為原子彈的成功歡呼雀躍。西部基地也得到消息，打算好好慶祝。楊佳蓉的檢查結果顯示無輻射影響，而牛玲告訴王懷民的父親王明山的情況不容樂觀，但當他聽到廣播中播報原子彈成功爆炸的消息時，嘴角卻是掩蓋不住的笑意，美國的中國悲觀論調恰恰從側面證實了中國核爆的真實性。

楊佳蓉去看望王明山，王明山認識楊佳蓉問起王懷民的情況，楊佳蓉安慰王明山王懷民只是因為工作辛苦要好好休息，而王懷民恰是中國核武器研制的中堅力量，王明山驕傲但也知自己時日不多交代楊佳蓉許多王懷民的事情。王懷民的檢查報告送往北京繼續驗證，為防止其成為輻射源不得不繼續隔離。現在陶志綱一召喚鐘心就跟著一起，鐘教授也不再阻攔。由于保密性的要求所以表彰原子彈突出科學家和技術工人無法公開身份領獎，他們必須繼續隱姓埋名為國家奉獻自己。方小云再無理由繼續留下第二天就要離開基地去北京學習，大海明白了信仰的偉大人的渺小，支持方小云去上大學，四年后兩人會用跟好的自己面對面，方小云和大海許諾畢業就結婚。

陶志綱也向鐘教授表明自己對鐘心的滿滿愛意，請求鐘教授同意兩人回到西部基地立刻結婚結成革命伴侶，鐘教授仍然不能接受，他介意的還是兩人文化水平的差距，陶志綱將自己從鐘心處學習到的很多知識向鐘教授匯報，但是鐘教授還是堅持兩人無法達成精神境界的溝通，且現在也不是鐘心結婚的最好時候，一旦結婚有了孩子又如何去追求科學的夢想，陶志綱根本無法和鐘心志同道合感同身受，鐘心生氣離開，陶志綱也表示自己不會放棄。王懷民終于拿到了自己的檢查結果，離開隔離病房，他趕到父親的病房，但還是晚了一步，王明山光榮犧牲，王懷民在父親耳邊私語一家人就快要在天上團聚了。

紀念為原子彈事業犧牲同志的墓碑群中又多了一具英雄的尸體，人民和國家永不會忘記英雄的付出。自從拿到體檢結果，王懷民就開始躲著楊佳蓉，彭雄飛為王懷民打掩護之后質問其為何轉變態度，王懷民咳嗽不止沒人知道他的情況。傅首長也問牛玲王懷民的情況如何，本來要轉交給楊佳蓉的信被要了回去，其實王懷民的報告顯示其未來可能會患上白血病，王懷民不想自己繼續連累楊佳蓉，只想把剩余的時間留給研究，牛玲也只好幫他隱瞞。黃凱華和江水寧的婚宴就要舉辦了，江水寧有些一反常態。