青年知识分子潘国强在新婚之夜，秘密被国度征召，前往荒无人烟的金银滩草原，参与一项绝密的严重国防工程树立，新婚妻子蓝梅从此失掉了他的音讯。在金银滩草原，他和魏建等一批同志，靠着忠实的决计和永不坚持的坚韧，抑制了自然条件、技术贫乏和三年自然灾祸，牺牲了自己最美妙的年华，乃至生命，在草原中树立起了一座原子之城——221基地，几年后，蓝梅也被国度派往221基地，但由于严峻的保密条例，两集团却不知道彼此仅仅

本片经过三代知识分子的阅历，以史诗的手法，描画了20世纪中国当代迷信和教育家波涛壮阔的妥协史，塑造了以钱学森、华罗庚、邓稼先、钱三强、朱自清、周培源、吴有训等为创作原型的卓然特殊的艺术群象，生动再现了从抗战迸发的清华北大到烽烟硝烟的西南联大，再到新中国降生之初，一代学子在烽烟硝烟中奋发学习长大成人，赴美留学，并取得令世界注目的迷信成就，最终打破重重阻遏，毅然前往祖国贡献青春和才气，以满腔热血和拳拳