郭铁林问程嘉树对于GCD的了解，但目前程嘉树的认识不够透彻，因而郭铁林说等他真正了解之后，再来找自己。郭铁林让他继续留在群社工作，就当是对他的考察，而今天两人的谈话，不能让第三个人知道。程嘉树给毕云霄写信，对近期学校发生的事一笔带过，更多的是讲述他和赵忠尧一起设计的粒子加速器，并盼望毕云霄能早日凯旋。林华珺去看望阿美，阿姨看到文颉不在，便让她进去了。林华珺苦口婆心，劝说阿美离开文颉，振作起来。阿美听完她的话，脸上尽显挣扎和苦痛之色。
扶生的父亲回到腾冲，动员乡亲们给联大的师生捐钱捐粮。虽然大家都过得很苦，但他们还是咬咬牙捐了一些。扶生父亲很欣慰，但他要带着这些东西赶去昆明。这一路山高路远，身上还带这么多东西，其艰苦困难可想而知。附中的放榜日到了，双喜很紧张，不敢去看录取名单。丁小五的姑父颜叔装模作样给程嘉树他们带来吃的，大家现在还不知道他的真实身份。程嘉树去看录取名单，去年双喜没考上，但今年他终于努力考上了，不过程嘉树存心戏弄，故意装出一副没在榜看到双喜名字的样子。
双喜很沮丧，林华珺让他叫自己老师，程嘉树也露出笑容，双喜登时明白自己被程嘉树捉弄，他并不生气，更多是考上了附中的喜悦。时间过得很快，林华珺毕业后要去附中当老师，而程嘉树要继续留在联大攻读研究生。颜叔通过电台给日军传信，次日日军出动飞机。程嘉树正和赵忠尧讨论，赵忠尧说这一点点的镭，就是中国核物理发展的种子，只要种子在，中国的核物理，乃至高能物理，包括程嘉树设计的粒子加速器，都只是时间的问题。就在此时，日军的飞机发起空袭，师生躲往后山。
日军的飞机却像是会锁定似的，径直朝他们这个方向投下炸弹。颜叔在程嘉树他们藏着仪器的地方放了镜片，程嘉树放好仪器后出去救人，救了丁小五，颜叔趁机进入土堆里偷走镭。程嘉树出来，到处都没见可疑的人，他静下来仔细回想，想起自己曾在后山看到过颜叔的身影。程嘉树产生怀疑，去了裁缝店向丁小五问起他姑父的事。颜叔刚回来，在门口就听到了程嘉树和丁小五的对话，心知程嘉树对自己产生怀疑。程嘉树借口要帮颜叔一起做菜，颜叔从背后偷袭他，两人扭打在一块儿。
颜叔不敌程嘉树，便演戏示弱，他借机拿到抽屉里的枪，要对程嘉树扣动扳机，丁小五帮程嘉树挡了一枪。而后，程嘉树打晕了颜叔。枪声引来警察，程嘉树被抓到警察局讯问，文颉借机栽赃程嘉树是日本特务。党组织联合多方力量，将他营救出来，程嘉树把找回的镭交给党组织。很快，郭铁林把程嘉树交给联络员，让他离开这里。文颉和警方数次逼问林华珺，她均表示自己不知道程嘉树的去向。郑天挺出面，他声称学校已经对程嘉树进行开除学籍处理。文颉走后，郑天挺希望林华珺能理解学校的这个做法。
程嘉树现在和裴远之待在一起，他看了裴远之给自己看的报纸，得知自己已经被学校开除。裴远之说，学校这样做，一方面给了警察局一个说法，另一方面也保护了林华珺等人。程嘉树可以接受这个结果，只是有点突然。程嘉树想留在裴远之这里，但裴远之说这里不安全，警察和三青团还在缉捕他。程嘉树又说自己想去延安，不过裴远之不认为延安是他最佳的选择去向，而是说程嘉树的最佳选择是出国留学深造。程嘉树在物理上的天赋有目共睹，国家的建设和崛起也需要他这样的人才。
程嘉树接受了裴远之的建议，但他想在离开之前和林华珺见一面。裴远之表示程嘉树需要立刻离开云南，为了以防万一，不宜和林华珺见面。程嘉树在出国之前，最后见到的一个熟悉的人是裴远之，裴远之改名成方远，留在这里教书。程嘉树叫了他一声姐夫，裴远之很欣慰。程家人也得知嘉树被开除学籍的消息，为了不让程道襄担心，程母和程嘉文决定先不告诉程道襄，等有时间他再专程去云南找嘉树问发生了什么事。就在此时，嘉树的电报被送来，他们得知嘉树今晚要回来给父亲祝寿。
松田和日军闯入程家，称程嘉树杀了他的人。松田推测嘉树一定会回来给程道襄祝寿，所以松田要在这里守株待兔。程道襄起身，他虽重病缠身，但气节仍在，几句话说得松田很生气。程道襄想听曲，程嘉文去放曲子，故意放了一首《十面埋伏》。程嘉树拎着祝寿的东西回到院子附近，听到曲子后顿住了脚步。小时候他闯了祸，父亲在家中等他回来训斥时，程嘉文就会放这首曲子提醒他。闻言，与嘉树同行之人先一步去查看情况，看到满院子的日军，他立刻回来通知，嘉树连家人的面都没见上。
嘉树把东西留在院子外，在隐蔽之处朝着家的方向，一跪三拜。程道襄阖眼，彻底猝然离世。程嘉文看到东西，心里明白弟弟回来过。那一天深夜，他离开北平，离开家人，前往美国麻省理工学院，得知他曾就读于西南联大，还有赵忠尧的推荐信，校方毫不犹豫地录取了他。在麻省理工学院就读期间，他偶尔会给林华珺写信，两人的感情并不会因为距离而变淡。穆旦、毕云霄都在前线，穆旦是战场诗人，毕云霄当了军械师，人称炮疯子。叶润青去找毕云霄，从护士口中得知他住在四号病房。
毕云霄在战场上失去了右下肢，润青什么话都说不出来。段扶生的父亲经过长途跋涉，终于抵达西南联大校园。这一路之辛苦，不言而喻，但一分钱没丢，一粒米没丢。郑天挺代表联大师生，郑重向扶生的父亲鞠躬感谢。扶生和郑天挺提出转入物理系，他想像毕云霄一样，当一个军械师，为抗战出一份力。护士告诉润青，毕云霄受了很严重的心理创伤，简而言之就是他不想活了，润青去开导劝说他。
润青的真心话，让毕云霄有所动容，他答应去当教书育人的老师。在润青和林华珺的帮忙下，附中给毕云霄发了聘书，润青亦决定尽快从航校退役，回到学校完成未完的学业，然后一心一意照顾毕云霄。林华珺露出担忧，但润青说她这么做不是因为同情毕云霄，她已经想清楚了。可润青回到病房，却发现毕云霄已经悄悄离开。他觉得润青爱的是英勇抗战的罗恒，是奋勇杀敌的炮疯子，而不是一个没了腿的毕云霄。润青很难过，觉得毕云霄是个傻子，但她没有因此气馁，心中更加坚定要找到他。
1945年8月15日，在中国军民经历了数年浴血奋战之后，日军走向穷途末路，日本宣布无条件投降。人民欢歌载舞，润青写了信，希望天上的润名和罗恒能听到这个好消息。闻一多和李先生留了很久的胡须，终于等到了抗战胜利，他们去理发店剃须庆祝。晚上的联大上空烟火弥漫，校内举办了篝火晚会，师生们都去庆祝。梅贻琦没去参加，夫人韩咏华过来跟他聊天。梅贻琦想在校园内建一座碑，把那些曾是联大学生的抗战勇士名字写在上面，他们是西南联大的骄傲，也是他的骄傲。
半个月前，联大的缪弘在桂林战死了。梅贻琦记得他，也记得他写的诗。嘉树给林华珺写来信件，阿美兴奋地给林华珺和双喜读信，两人打趣林华珺，后者露出羞赧的神色。文颉成为国民党的走狗，当了一个行动队长，周宏章告诉文颉，程嘉树将在下个月底回国。国共谈判只是一个借口，国民党决定清剿G党。周宏章把抓捕程嘉树的任务交给文颉。阿美在家中诵读宣言，文颉回来撕掉她手中的宣言稿纸。阿美要求与他离婚，文颉不同意，只要她一日是沙玛阿旺的妹妹，他就不会离婚。
抗战结束后不久，国民党反动派挑起内战，将枪口对准GCD人。昆明爱国师生在昆明的街头集会，反对内战，呼吁和平。有中统特务查宗藩假装成老百姓，颠倒黑白，很快就被人揭穿特务的身份，灰溜溜逃走。师生们的呼声越高，国民党就越心虚，只能通过开枪来示威镇压。裴远之回到昆明，和郭铁林见面，同时也见到了一别八年的雷正等人。雷正将昆明学校的罢课情况告诉裴远之，得知国民党反动派公然在街上殴打学生，裴远之十分愤慨。嘉树即将回来，众人很担心他的安全。
林华珺、阿美和双喜在车站等程嘉树，文颉也带人在暗处候着。在林华珺和双喜接走程嘉树后不久，文颉带人赶到，幸亏裴远之先一步带他们躲起来。随后，裴远之带嘉树离开，文颉扑了个空，怒而打手下人的耳光。嘉树急着回学校任教，是要研究原子弹，可现在昆明的局势危险，裴远之和郭铁林都说他先不要着急回联大。一帮特务拿枪带棒闯进联大学校，殴打联大的学生，裴远之和郭铁林赶去处理，让嘉树待在这里，不要冲动。