上世纪四十年代,美国加州理工学院终身教授钱学森,因美国兴起反共言论,生活受到打击。他的尖端技术研究被迫中止,被责令出境。深爱祖国的钱学森一心回国,却遭遇美方重重障碍,并被指控为间谍罪,最终宣告无罪,但被长期软禁在家中。为了挽救钱学森,中国政府派出11名美国战俘换回钱学森。钱学森重返祖国后,面对技术、人才、工业等空白,他带领科研人员从仿制入手,逐步完善技术,为中国导弹的发展打下基础。1960年11月,第一枚导弹试射成功。1964年10月,第一枚原子弹试验成功。钱学森又承担起研制火箭运载原子弹的任务,在克服天气和地理等困难后,于1966年10月在罗布泊靶场成功试射新中国第一枚核导弹。晚年的钱学森与妻子张雨绮相依为伴,怀念往事,回顾自己与祖国一起创造辉煌的历程。