1970年7月25日，中国核能第一度电，从我国完全自主研发制造的首座核潜艇陆上模式试验堆发出。十一届三中全会后，中国进入了改革开放和社会主义现代化建设的历史新时期，面对经济高速发展中，电力能源紧缺的困境，上面做出加快发展民用核电的战略决策，为我国可持续发展的道路，开辟了革新的远大前程。1985年，国家第一座自主创新的30万千瓦压水堆核电站开始建造，意味着国家坚定和平利用核能的一次历史性跨越，一个崭新的核电时代开始了。
1986年，外国专家来到东海核电考察当日。秦昌核工业研究院岳长山所长收到了切尔诺贝利的资料，连忙让人抓紧翻译，并嘱咐一定要重视起来。切尔诺贝利大爆炸引来了不少关注，林天诚提醒同事们要注意防护，自己也是遮的严严实实。一旁的叶家明听到上前解释，并根据报纸上一同说明，所说的话有理有据。大家听见放下了担忧的心，便纷纷散开去干活了。
得知外国专家在来的路上，林天诚急匆匆去到办公楼找岳所，途中遇到了资料管理员叶家明，对方提出有一份报告想交给所长，上面写的是核电站施工问题和管理方案。可林天诚却认为叶家明不专业，特别是得知他是资料管理员，敷衍了几句就转身离开了。
随后，林天诚去到所长办公室，见岳长山还在忙工作，急忙拉着他去见外国专家。起初岳所不愿意，认为外国专家不认可他们的技术，就算是去见了对方也没有什么好话。林天诚觉得这次视察很重要，加上外国专家是上面派来了，他们要更加的重视，就这样好说歹说才劝说对方前去。
去东海核电的路上，南斯拉夫核电专家莱曼见大巴车行驶缓慢，脸色有些不太好，一旁的人连忙解释道路还在建设，莱曼这才没有说什么。等下车的时候，核电站不少人员站在前面迎接，可莱曼看见周围施工的样子，不注意一脚踩到了水坑，一时间不知道走哪，岳长山急忙上前介绍身份，然后一边领着外国专家往前走，一边介绍秦昌核电站的建设情况，
没过一会，莱曼的脸色越来越难看，岳长山见状派林天诚上前说明核电站的优势，却遭到了对方的拒绝，并表示想用眼睛去观察。莱曼忽然看到有工人在用水浇混凝土，急忙上前制止，并声称所用的方法不对，要是继续下去了成功率会更低，然后提出全体现场开一个会讨论核电站的问题。
对于目前核电站的情况，莱恩建议全体员工立马停工。大家听到翻译的意思，顿时议论纷纷，也认为莱曼说的有些不妥。岳长山提出疑惑，表示核电站已经建立了十五年，要是忽然停工，大家都会接受不了。莱曼见状郑重表示要是一个核电站存在问题，不立马停止下来的话，只会重蹈切诺尔核电泄露的问题，说完就起身离开了。
等林天诚赶到的时候，发现莱曼已经离开了，觉得事情办砸了，叶家明见状提出开车追上对方，兴许还有希望，然后回去拿了个算盘，带着资料坐车追了上去。好在赶上了，叶家明向莱曼表示核电站目前存在两大问题，一是管理混乱，二是质量不达标，这两样都需要时间改变，只要他们接下来整改，他相信秦昌核电站可以变的越来越好。
一旁的林天诚同样说明核电站的情况，经过两人的说明和保证下，莱曼愿意给他们一个机会，也会像上面提建议帮助他们。接着叶家明拿出算盘给莱曼，说出父亲叶华在国外留学的事情，并表示父亲曾经与莱曼是同窗。莱曼这才反应过来，激动的上前拥抱了叶家明，然后称赞叶华是难得的天才，聊了好一会才离开。
岳长山得知叶家明等人私自拦截莱曼的车，生气的训斥了他们一顿，丁犁还在旁边煽风点火，还让所长惩罚重一点。正当岳长山想说什么的时候，忽然来了一个电话，对方正是莱曼，他想见叶家明一面。叶家明见完莱曼，就骑着自行车着急的赶到医院，今日是他妻子临产的日子，碰巧医院遇上停电，他担心妻子会害怕，念起了熟读于心的一篇报道，忽然手术室传来婴儿的啼哭声，他担忧的心这才放下。
由于叶家明等人私自拦截了莱曼的车，三人被惩罚打扫礼堂，林天诚有些不满，直接坐在椅子上抱怨。孟志远和叶家明倒是认真干活，期间聊起新出生孩子的名字，得知叫“叶启辰”，两人都觉得甚好。孟志远还提出想给晓薇和叶启辰定娃娃亲，叶家明倒是觉得让孩子们自己选择。岳所让叶家明去参加内部转岗考试，他的能力非常初衷，希望他可以加入整改小组。
第2集孟志远满身酒味回到家，妻子闻到有些生气，连忙提醒他要早点回家，毕竟晓薇还在发烧，加上女儿是在他四十岁才有的，所以更应该珍惜才是。孟志远却不在意，拿起烟纸开始包烟，妻子看见更加生气，因为他烟瘾很大，久而久之抽完就会咳嗽，妻子担心他身体，于是坚定了出国学习。
岳长山去探望叶家明一家，问候了陆云铮的情况，然后带着叶家明去秦昌核电站整改小组。叶家明看着办公室同事们忙碌的身影，以及桌子上堆满的图纸，心里充满了希望。这边，秦院说起莱曼举荐他们去卡拉斯科电厂学习的机会，希望林天诚可以带队前去，还嘱咐他一定要多多吸取经验，到时候回来建立核电站就更加顺利。只不过出去学习要三个月，一周后就得启程，林天诚心里有些犯难，急忙去找了叶家明，想将儿子林奇寄养在他家，这样他心里才能放心。
起初叶家明不答应，直到林天诚说出他们家愁奶粉的事情，并提出要是他们答应了，奶粉的事情他来搞定。叶家明听完答应了下来，一回去就告诉了妻子云铮这件事情，两人都欣然接受了。而晓薇妈妈张岚有了出国学习的机会，实在是非常难得，加上她想在医学道路继续走下去，以及厌烦了丈夫对家庭的态度，于是将女儿托付给了云铮，然后收拾东西连夜离开了。云铮看着张岚离开的背影，心里五味杂陈的。次日，林天诚将儿子林奇送到叶家明家里，与儿子道完别，就提着行李转身离开了。
过了几天，叶家明完成了内部转岗考试，此时的他，正在对着领导阐述加入核电站的原因，领导们听完很是欣慰，也欢迎叶家明加入。半年后，莱曼带着专家们查看核电站的整改，发现之前提出三百二十多个问题都得到了改善，让他们也是很意想不到，并觉得距离秦昌建设更进一步，也由衷觉得“中国很棒”。林天诚也学习结束回到核电站，开心的将儿子接回了家。
晚上，叶家明和林天诚，以及孟志远一起聚在家里，先是聊起了大家目前的情况，叶家明如愿当上了设计师，孟志远焊接的手艺越来越精湛，也顺利完成了上面交代的任务。而刚刚回来的林天诚，聊起了孩子们的未来方向，孟志远不愿女儿晓薇接自己的工艺，毕竟这个工作只能一条路走下去。叶家明倒是觉得让孩子们自己选，他们有自由的权利。林天诚却认为卡拉斯科电厂很好，还滔滔不绝的说了国外核电站好处，这话让孟志远有些不舒服，他觉得秦昌核电站将来也会很不出，只是需要时间和改进。
志远带着家明和天诚来到一座山山顶，三人爬了一个晚上才到，所在地位置刚好能看到建立起来的新核电站，众人看着雾气散开露出的核电站，心里十分的骄傲。
由于《多国协定》的出现，限制了核电站接下来的发展，于是叶家明提出尽快成立研究小组，将核电站发展主动做起来，所以提出想要些人才，钟大功就是其中的入选。
秦昌核电站二期正在施工，由于国外提供的波纹管不符合核电站，林天诚带人跑了一趟，提出想要适合他们核电站的波纹管，结果却被外国人嘲讽了一番，对方还表示只会给最先进的核电站，对于不先进的秦昌核电站，他们是不愿意提供的，说完就离开了。林天诚听完有些生气，他心里很是着急，秦昌核电站二期正在施工，所要购买的波纹管最为紧缺，所以必须要在尽快完成购买任务。
叶家明正在给孩子们讲述林天诚的工作，所里忽然来电话，他接听完急忙赶过去，走之前给了云铮一枚戒指。叶家明得知安全阀被扣押在海关，担心二期项目会因此中断，急忙给林天诚打电话，告知他安全阀的事情。林天诚让叶家明给他三天时间，他会尽快处理安全阀的问题。可核电站波纹管还没有找到卖家，林天诚几人的签证又还有一个礼拜，他们需要抓紧脚步了。
第3集让林天诚头疼的安全阀终于搞定，不仅价格上很合适，质量也是很不错，而且也能尽快运会国内。所以林天诚打算收拾东西回去，心情也是很欢快。
研究组正式成立，岳长山告诉研究组成员，他们的目标是研发出属于国家自己的百万千级的核电站。此话一出，在场人抱有怀疑态度，毕竟当前秦昌二期最多六十万瓦，若是想要自主研发百万千瓦，实在是有些过于乐观。
虽然话是没错，可岳长山希望大家对国家要有信心，眼光更要长远，无论未来的十年、二十年乃至三十年，至少现在的努力迟早会得到成果，眼下的决断也会涉及到下一代的核工业专家，一代又一代薪火相传。
除此之外，岳长山提醒大家不要忘记本职工作，承担起自主研发和秦昌二期的两副担子。吃完午饭后，黑板上写满密密麻麻且目前能够想到的方案，每个人的观点不同，叶家明直截了当点出“177”方案最为合适。
林奇和叶启辰结伴去给叶家明送饭途中受伤，所幸没有大碍，反倒在医院遇见孟志远。此时孟志远坐在椅子上失魂落魄，叶家明通过检查报告得知他被确诊肺源性心脏病晚期。
陆云铮拿出家里所有存折，竭力要帮孟志远治病，然而叶家明表示孟志远就剩下一个月时间，已经没有任何治疗的意义。与此同时，孟志远瞒着女儿晓薇，谎称自己要去外地出差，孟晓薇信以为真。
随后孟志远住进医院，叶家明陪在病床前，安慰他要保持好心态，说不定会发生奇迹。孟志远感慨生前未能见到中国完全自主研发建设的核电站建成，是自己这辈子最大的遗憾，叶家明听完如鲠在喉，背过身悲痛落泪。
长期支持引进核电技术，并且在行业内颇有影响力的文教授听闻岳长山要搞自主堆芯研究，立马带着学生许济川来到零号点参与交流。文教授与叶家明观点相反，他认为国家落后是客观存在的问题，应该把有限资源放在回报更快的地方。
文教授透露下个月就要在上海召开核电大型讨论会，提醒他们尽快在一个月内拿出阶段性的成果。也正因时间有些仓促，所以文教授安排许济川过来配合堆芯的研究工作，与其说是配合，更像是领导他们。
虽然叶家明提出使用177方案，许济川却持不同想法，他认为193方案更符合，并且具备一定的成熟性，毕竟在他眼里，所谓的自主知识产权远没有经济适用重要。叶家明强烈反对，坚称国家需要自主长远，决不能任由外国卡脖子。
双方各执一词，展开激烈争辩，到最后依旧辨不出个所以然。为缓解气氛紧张，岳长山建议公平竞争，叶家明和许济川拿出数据成品，届时让业务骨干们投票表决。
叶家明为了证明自己方案是对的，在机房通宵研究和确认，许济川倒是觉得两人有不一样想法是好事，毕竟两人并是战友不是对手。两人意见不同，也关乎到总设计师的位置，岳长山也是为了公平起见，才提出用老一辈的精神来办事。
林天诚与艾能能源集团女高管见面，见对方邀请自己加入艾能能源，猜测并不是一件好事，便直接拒绝了对方，结果却被丁富贵利用，从中拿了不少钱。
第4集丁犁因富贵的事情找到林天诚，询问才得知对方已经录音了，只要丁富贵将赃款悉数归还后自首，就不会再计较下去。而丁犁却是不愿意，想着只要说几句好话对方就能答应，但见对方坚持自己的想法，便声称不相信林天诚这么多年所有的账，都能一五一十说出来。
当张岚回到家，看见孟志远憔悴的坐在病床上，心里五味杂陈。这次回来之后，陈岚就没有离开了，她打算留下照顾整个家，也想好好陪伴女儿。
尽管张岚想要补偿这些年对女儿的亏欠，给她买了礼物和衣服，可是孟晓薇与张岚毫无感情，见面后又格外疏远。叶家明为能拿出优秀的堆芯方案，整个人处于废寝忘食的状态，终于在图书馆里找到想要的答案。
隔天清早，岳长山召集大家进行投票，193方案以12比6的票数胜出。正当许济川志得意满，认为结果尘埃落定之时，叶家明匆忙赶了过来，直接在黑板上写出最新数据，详细讲述优化后的177方案。
在场科研人员热烈讨论起来，许济川大受震撼，建议重新投票。叶家明体力不支走到隔壁房间休息，等他醒来已经天黑，通过许济川获悉177方案以绝对优势胜出。
这天晚上，叶家明和许济川进行了深刻交谈，尽管他们对于核工业未来发展持有不同观点，总体思想一致，属于同类人。作为惺惺相惜的对手，二人握手言和，决心为中国核电事业拼尽全力。
虽然安全阀如期抵达秦昌核电站，可是安装后运行出现问题，始终无法满足条件，只好聘请外国技术专家戴维斯来此指导。然而戴维斯拿出准备改造安全阀，却不让工程师们靠近，钟大功有些不满，觉得他像防贼似防着大家。
林天诚遭恶意举报行贿受贿，保卫科的贾科长亲自过来调查，安排人员在林天诚办公室搜寻证据。虽然贾科长没有透露举报人的身份，但是林天诚猜出丁犁在背后搞鬼。
当晚丁犁主动来找林天诚，假惺惺地表达关心，实则一肚子坏水，还想怂恿林天诚跳槽艾能能源集团，从而把他贪污的罪名坐实。林天诚看出丁犁的用意，完全没有理会，反倒是叶家明被贾科长喊去问话，吓得媳妇连忙去向岳长山求助。在岳长山的干涉下，贾科长不得不放人，叶家明重新返回核电基地。
丁犁的儿子丁钉嚣张跋扈，出言侮辱林奇没有妈妈，继而惹怒他和叶启辰，惨遭暴揍，就连电动小汽车都被踩坏。丁钉扬言要告诉家长，林奇为防止事情闹大，于是决定帮丁钉修复小汽车，还专门带着工具去卸载汽车上的核电装置，林启辰和孟晓薇对林奇的能力半信半疑。
见戴维斯解决安全阀问题，叶家明便想上前请教，却遭到了对方的拒绝，其他人也是有点尴尬。等安装完之后，戴维斯便拿过了叶家明的笔记，圈出了结构图的几处错误，让他们下次注意一下。
得知大家在外国专家不受待见，岳长山心里很不是滋味，因为当初十几年前中外技术交流的时候，他们就不受待见。叶家明听见有些感触，表示只有他们自己掌握了核心技术，才能够拥有话语权。
第5集研究院领导开会商讨，准备拿出部分资金成立现场攻关试验室，集中核心骨干力量。岳长山得知立马告知了研究组，宣布叶家明继续跟进177堆芯方案，而许济川和钟大功则是各自负责技术研发以及安全阀。
林天诚见女高管再次来找自己，还提出了丰厚报酬和条件，甚至揣摩出了他真正想要的东西，就是成为这个行业的决策者。这让林天诚犹豫了，便声称会认真考虑一下。
孟晓薇连续多日没有见到父亲，于是委托林天诚帮忙把磁带录音交给孟志远。磁带里是女儿思念关心的话语，还有反复练习过的歌曲，孟志远坐在病床前痛哭流涕，旁边的张岚亦是如此。
之前林奇和叶启辰答应帮忙修复小汽车，果然他们找到核动力马达后，第一时间把丁钉喊来。三个男孩子为避辐射非要在大夏天全副武装，林奇更是传授丁钉如何使用马达。然而丁钉回家路上遇见丁犁，一不小心说漏嘴，导致丁犁误会林奇和叶启辰捉弄他，当即拉着他直奔广播室找陆云峥算账，偏要让叶家和林家给自己一个说法。
林天诚听到大喇叭传出丁犁的声音，毫不犹豫地赶去直播室替陆云峥解围，明明只是小孩子的事情，结果被丁犁上升到大人之间的恩怨，认为林天诚存有打击报复的心思。随着林天诚和丁犁争吵越来越激烈，吓得丁钉道出他先辱骂林奇没妈的起因，丁犁意识到理亏，二话不说带着儿子离开。
虽然事情看似得到解决，可是丁犁心里窝着一股怒火，始终咽不下这口气。林天诚同样怒火未消，尤其得知丁犁正在调查叶家明，夺过话筒大声嚷嚷丁犁快点让堂弟丁富贵归还赃款。回到家里，丁犁看见儿子拿着核动力马达，仔细问清缘由，立马计上心头。
歌唱比赛当天，礼堂坐满观众，叶、林两家都来捧场，孟志远和张岚姗姗来迟。在大家的鼓励下，孟晓薇献唱一首“父亲”，听得所有人为之动容。此时丁犁带领一群安保人员闯入，当众公开某些人破坏国有财产，继而强调要调查林天诚和叶家明。
林天诚知道丁犁是故意针对自己，蓄已久的情绪终于爆发，愤而提出从厂区辞职，并且透露想要出走海外、离开秦昌的心声。在林天诚看来，国家目前处于技术匮乏阶段，与国外一次次的谈判，已经让他见识到科研实力不足，没有真正自主核电品牌的屈辱。也正因如此，林天诚决定转做销售，通过自己的努力将国外技术和产品以最经济的价格卖给中国。
听着林天诚的这番话，叶家明心里不是滋味，现场气氛也越发低落。本来孟志远就病重虚弱，而他出言挽留无果，下一秒就气血攻心昏倒在地，彻底闭上了双眼。孟志远留给女儿一卷磁带录音，还有他亲手依照女儿模样焊烙的雕像，希望她能继承自己的遗志，成为核电行业最优秀的小金人。
料理完孟志远的后事，林奇被父亲带去美国生活，孟晓薇跟随母亲张岚离开核电大院，曾经亲如一家的三个家庭分道扬镳就连三个孩子都因此受到影响，心理产生隔阂。多年后，时间来到二零零九年，每个人都发生翻天覆地的变化。
如今林天诚坐上集团合作人的位置，本想聘请高材生叶启辰来自己身边工作，奈何他已经决定回去报效祖国。林奇不顾林天诚阻拦，执意进入秦昌核电站当一名运行人员，甚至顺利通过运行理论的考试，获得模拟机培训资格。
在入秦昌核电站学员名单上，林奇看见了孟晓薇的名字，觉得她还是走上了其父亲留下的路。培训当天，林奇没有按照规定时间到达，组长李海麟借此说了他几句，结果林奇却是不服气，也与对方吵了起来。
