1949年新中國建立以來，雖然人民當家做主人，但是新政權還隨時面臨被海外敵對勢力所顛覆的嚴峻現狀。慘烈的抗美援朝戰爭結束后，曾經立下赫赫戰功的馮石將軍（李雪健 飾）接到中央委派的重要使命，那就是主持原子彈的研發工作。雖然對原子彈一竅不通，但是軍人出身的馮石只有服從上級的命令，帶著一支經過烈火淬煉的英雄部隊挺近荒涼的戈壁灘。在此之后，以美國留學歸來的陸光達（李幼斌 飾）等科學界的精英人才從四面八方調到了西北荒漠。