面对眼前善良随和的导师，陆若文终于说出了心中的疑惑，她想知道当初自己擅闯基地，本来第二天早上是收到押送监狱的命令的，后来却不了了之，自己没有被捕是不是向晴帮助她了。高占武直言不讳地告诉她，向晴确实在那天晚上直接找了当司令员的父亲为她求情，再者也是因为她肯于为科研牺牲的态度让司令员叹服。所以，基地就彻底接纳了她，还让她获得晋升。听到这些，陆若文心里更加坚定了与张利军保持距离的念头。
大梁发现了陆若文开始对张利军的感情有所动摇，于是更加主动地献殷勤。陆若文没有拒绝，还答应他一起去看电影。高占武一直觉得因为导弹研发的事情耽搁了张利军的婚事，现在更加觉得有义务缓和张利军和陆若文的关系，于是找了借口让他们去自己家里饭，高占武回到家，看到叶萱在包饺子，心情还不错，于是劝她不要再掺和张利军和陆若文的事情了，叶萱却偏偏不答应，向医生是自己的好朋友并且还是上级，自己当然会帮助向晴追的心中所爱。两个人开始有了争执，电话铃响了，原来向医生又为了自己的宝贝女儿向叶萱打听消息。
张利军在叶萱家里没有发现陆若文，便来到放电影的地方找她，看到大梁在陆若文面前大献殷勤，心中醋意大发。终于等到电影结束，张利军把陆若文拉到一边，问她到底怎么回事，为什么老是躲着他。陆若文并没有把自己的委屈告诉他，张利军看出来她心里肯定有事情，于是告诉陆若文，自己一定把背后的秘密调查清楚。说完张利军生气地走了，看着他的背影，陆若文隐忍地哭起来。
基地第三实验室和军工厂正式合并，领导们纷纷来车间庆祝，马朝阳和向晴还有陆若文以后又能重新和张利军工作在一起了，心里都很高兴，陆若文依然在脸上表现得很冷淡的样子。向晴却因为过度兴奋，不小心将张利军扑倒在地，惹的周围的同事一阵哄笑。
马朝阳来到张利军的宿舍，刚推开门便看到遍地的狼藉，张利军拿着剩馒头正往嘴里塞，看到他生活得不好，马朝阳心里很不是滋味。听张利军说大梁和陆若文走得很近，马朝阳更是打死都不相信，他觉得当今局势，唯一能配得上陆若文的只有张利军了，而眼下陆若文故意和大梁走得近，是为了考验他。
高占武分到了两室一厅的房子，于是叫上张利军和陆若文一起去他新家吃饭，叶萱又赶紧叫上了向晴，马朝阳早早等在叶萱家附近，看到陆若文来了便把她拉在一边，说她不应该对张利军那么绝情，马朝阳将张利军的近况告诉了陆若文，张利军现在已经处在崩溃的边缘了，从大学到现在无论遇到多少姑娘，他心里除了陆若文一直就没有装下过任何人。
在叶萱家里，向晴，胡风，马朝阳和陆若文一起吃饭，胡风想借此机会向高占武打听一下上午领导的会议内容，高占武依然保持着原则问题，守口如瓶。因为上层领导的紧急会议，高占武要去开会了，临走时还把张利军叫到外面，告诉他追求女孩子该软的时候就学会软一点，还告诉张利军，今天晚上本来是要单独邀请陆若文和张利军的，没想到叶萱却把向晴也叫来了。自己好不容易找来了这些猪头肉，不能辜负了他的好意。
大梁因为偶然的机会结识了刚刚调入厂里的徐书记，他向徐书记谈论了如今车间存在的种种问题，还有未来车间的储备干部应该具备的素质，徐书记对大梁的深刻的见解印象很深，逐渐对他开始信任起来，接着大梁含沙射影地把张利军工作过程中出现的种种弊端都告诉了徐书记。徐书记却蒙在鼓里，还认真地做着记录。原来大梁一直对张利军这个情敌怀恨在心，报复的心思与日俱增。
高占武来到会议室，原来是上层要提拔车间主任，徐书记极力提拔大梁，经过研究决定，马朝阳被任命为研究室设计师主任，大梁任命为第二车间主任。在叶萱家里，酒过三巡，叶萱当面给张利军施加压力，让他在向晴和陆若文中间选择一个，张利军左右为难，明明他和陆若文是心有灵犀的，但说出口就会伤害到向晴，左右为难后，直接溜掉了。
高占武参加完会议后，听叶萱给他讲了吃饭的经过，高占武觉得叶萱是在胡闹，叶萱却觉得最起码两个女孩心里因该有数了，她明显看出来，陆若文已经动摇了。高占武却告诉叶萱，陆若文心里只有张利军，现在和张利军保持距离是因为她太善良，向晴帮了她太多，自己知恩图报。
向晴从叶萱那里回去的车里，经过认真反思，终于决定放弃对张利军对追求，她告诉陆若文自己要去北京了，因为她的妈妈已经给自己介绍了新的男朋友。陆若文听了很意外，明明吃饭钱向晴还高兴着以后能够和张利军一起上班了。两个女孩开始心照不宣地想心事。
司令员召开高层会议，为了确保这次导弹的射发成功，党中央都非常重视，周恩来总理还亲自下了指令，政委单独把高占武留了下来，告诉他上层领导决定为了确保导弹的射发成功，必须提携上来一个燃料助理师，技术过硬，并且政治背景纯粹，上火箭之前一定要留下遗书，做好牺牲的准备。高占武开始犯愁，明显向晴最符合标准，但向晴是司令员的掌上明珠。
司令员专门把向晴叫到家里吃饭，得知女儿在燃料加注方面的能力首屈一指，便一起商量着让向晴占到名额。叶萱听说要脱下这身军装和生产车间合并，因为不舍得脱下军装，于是打了电话让向军医帮自己重新回到北京。
马朝阳听到这次晋升的事情没有张利军的份，便去高占武那里替张利军打抱不平，高占武用别的事搪塞过去了，马朝阳已经晋升为向晴的车间主任，向晴为了助理燃料师的事情找他，希望马朝阳能够向上面推荐她。司令员在高占武递交的预备人员名单中发现把女儿向晴排在了不起眼的位置，他让高占武重新选排，语重心长告诉他，一切要把祖国的利益放在前面。高占武郑重地给他敬了军礼。
大梁当上了车间主任，故意向陆若文透漏消息，张利军看到大梁对陆若文说话时一脸的献媚样，便在周围没人的时候提醒他，看在以往的兄弟情分上，离陆若文远一点，大梁看着张利军不怒自威的神情懦弱地答应了。向晴在宿舍里静静地写遗书，陆若文看到了不明就里还以为她在写情书，向晴打趣地应付过去了。
窗外已经下起了大雨，向晴一个人坐在空洞的宿舍，情书已经写完，她在静静地打理自己的思绪，她回想起自己和张利军的点点滴滴，无论开心时的相互拌嘴或者被拒绝时的失望伤心，都是那样的难以割舍，还回忆起陆若文和她姐妹般的情意，觉得自己的退出如果能成全她们也很值得。高占武拿着向晴手里的遗书，心情复杂，他告诉叶萱赶紧通知张利军，让他再见向晴一面，因为一会儿向晴就要去前线了。叶萱听后赶紧打着伞去找张利军了。
接向晴的车辆马上就要出发了，向晴满怀希望地看着职工宿舍的方向，高占武担心她坐在卡车车斗里会淋雨，于是把她安置在副驾驶座位上。张利军终于气喘吁吁地追过来了，卡车已经启动，向晴通过后视镜看到了他急匆匆地向自己跑来，忍不住大声表白“张利军我爱你”，一遍又一遍地在大雨中喊着，滂沱的大雨中，向晴的表白久久在雨中回荡，张利军满脸雨水地站在那里，心情开始有了异样，嘴里默默念着：“一定要活着回来。“
在观看导弹设计的期间，马朝阳和陆若文知道了向晴是写完遗书上发射台的，他们心里非常震惊，陆若文更是在心底像泛起了浪花，作为向晴的好朋友，为她的勇气深深折服。庄严的五星红旗下，上发射台的所有通知开始庄严宣誓：为了党和国家的荣誉，他们誓死完成重托。司令员一个人默默坐在监控室，看到自己女儿即将要上发射台，心中万般不舍。向晴在他眼中看到了浓浓的父爱。
导弹顺利地击中目标，然后在既定的路线实现了核爆炸，任务顺利完成，在场的所有研究人员都兴奋地抱在一起，历史永远停留在那一刻——1966年10月27日，在这一天，中国的导弹核武器试验成功了。在众人的欢呼中，陆若文看到向晴开心地抱着张利军，她终于坚定了内心，于是主动向大梁求婚。
第二天在去领结婚证的路上，大梁问陆若文还在爱张利军吗，陆若文坦然回答自己非常爱张利军，但看到向晴义无反顾地参加第一作业组，自己愿意把张利军让给她，但既然已经决定嫁给他了，今后会忘掉与张利军的一切过往。