1952年，上海港務(wù)局的青年聚會(huì)上，黃旭華(黃曉明 飾)和妻子李世英(陳好 飾)相識(shí)，那是李世英第一次給黃旭華理發(fā)，沒想到一理就是一輩子。黃旭華要去新海造船研究所工作，李世英也要去大連進(jìn)修俄語。李世英跑到碼頭，就為了給黃旭華送理發(fā)的工具，險(xiǎn)些耽誤幾十個(gè)人的車。1954年，在蘇聯(lián)專家瓦西里仿制魚雷的課堂上，黃旭華問了有關(guān)潛艇的問題。嚴(yán)保國(guó)是瓦西里的助理并翻譯，蘇聯(lián)老大哥的意思是中國(guó)目前的工業(yè)水平無法制造艦船。黃旭華不認(rèn)同，他們不能永遠(yuǎn)跟在別人的屁股后面，再說新中國(guó)百?gòu)U待興，有了艦艇能更好地保衛(wèi)自己的國(guó)家。瓦西里稱蘇聯(lián)海軍很強(qiáng)，一旦中國(guó)被侵略，蘇聯(lián)會(huì)保衛(wèi)他們的。嚴(yán)保國(guó)都不知要如何給黃旭華翻譯，猶豫后還是實(shí)話實(shí)說，最后勸黃旭華不要再問與仿制魚雷無關(guān)的問題。課后，黃旭華又想問瓦西里有關(guān)潛艇的問題，嚴(yán)保國(guó)將他攔住，雖說非常敬佩他的鉆研，但老大哥現(xiàn)在只想教他們仿制，黃旭華還偏就不信。為了請(qǐng)教有關(guān)艦艇的問題，黃旭華在吃飯時(shí)用蹩腳的俄語發(fā)問，可是瓦西里根本就聽不懂，一頭霧水。嚴(yán)保國(guó)趕緊將黃旭華拉走，明確蘇聯(lián)專家吃飯時(shí)不能打擾，吃完飯還得休息，勸黃旭華不要再打擾。黃旭華正勤奮努力學(xué)習(xí)俄語，與來這里當(dāng)翻譯的李世英巧遇。李世英是新來的翻譯，嚴(yán)保國(guó)介紹自己是臨時(shí)分配給瓦西里當(dāng)助理。李世英是第一次給瓦西里當(dāng)隨堂翻譯，問嚴(yán)保國(guó)有什么需要注意的。嚴(yán)保國(guó)轉(zhuǎn)眼看到黃旭華，說明一會(huì)只要黃旭華問問題，一定不要翻譯。結(jié)果課堂上，李世英是點(diǎn)名黃旭華提問，令嚴(yán)保國(guó)震驚。課后，李世英找了個(gè)地方給黃旭華理發(fā)。黃旭華和李世英有情人終成眷屬結(jié)婚了，接受大家的祝福?；檠缟?，黃旭華和嚴(yán)保國(guó)又為學(xué)術(shù)上的事情吵了起來，嚴(yán)保國(guó)認(rèn)為國(guó)家現(xiàn)在要發(fā)展水面艦艇而不是潛艇，黃旭華不同意，兩人又爭(zhēng)論起來。1958年的某一天，黃旭華準(zhǔn)備去上班，非常舍不得離開女兒。李世英想著他們前段時(shí)間拍的全家福，要給黃旭華放在錢包里，只不過好像有點(diǎn)大要修剪下，黃旭華讓李世英慢慢修剪，自己馬上遲到要去上班了。黃旭華剛到研究所，石所長(zhǎng)就找他，給他一封信和車票，要他馬上出發(fā)去北京。黃旭華想知道是什么事這么著急，石所長(zhǎng)無奈，這是專線電話，她無權(quán)過問。黃旭華馬上就要出發(fā)去火車站，趕緊寫了張紙條，拜托嚴(yán)保國(guó)交給李世英就匆匆忙忙跑了。黃旭華來到北京一處軍事管理區(qū)，一同前來的一共二十九位來自五湖四海的同志。新單位負(fù)責(zé)人于所長(zhǎng)知道大家現(xiàn)在心里是七上八下，他們都是接到緊急電話催促來到這里，來不及跟家人打招呼，來這里做什么也不知道。于所長(zhǎng)宣布他們將要從事的這項(xiàng)任務(wù)保密性極強(qiáng)，要斷絕與外界的一切聯(lián)系，任何與工作相關(guān)的內(nèi)容都不能暴露分毫，一輩子要做無名英雄。于所長(zhǎng)問大家有沒有什么想法，或者想改主意可以提出來，最后是無一人退出。于所長(zhǎng)宣布大家此行的目的，1954年，美國(guó)研制了第一艘核潛艇，這個(gè)龐然大物是想出就出想打就打，但我們絕不是一個(gè)任人宰割的國(guó)家，我們要有自己的定海神針，中央決定即刻起，開始研發(fā)自己的核潛艇，大家面向國(guó)旗進(jìn)行宣誓。所長(zhǎng)來家里通知李世英，黃旭華有政治任務(wù)，暫時(shí)回不來，家里有什么事組織上會(huì)解決。黃旭華和其他幾位同志出去買書，回來在門口被哨兵攔住，他們沒有證件不讓放行。黃旭華等人為此找于所長(zhǎng)抱怨他們就跟雜牌軍一樣，于所長(zhǎng)解釋他們就是雜牌軍，執(zhí)行的是保密任務(wù)，決定以后安排一個(gè)特殊口令讓哨兵放行。