那年冬天，漫天飞雪，一辆国际列车秘密地驶入满洲里火车站，只有极少数的人知道，其中一节车厢里装载着一件非常特殊的礼物。1958年，孙家栋(佟大为 饰)又做了个梦醒来。黄志明猜孙家栋是又梦到去满洲里接导弹了。孙家栋笑着说还真看见了，心跳加速，就和书上写的看见初恋的感觉一样。主任陈希远前来，苏联导弹专家盖杜柯夫缺一个过硬的翻译，孙家栋之前在苏联留学懂俄语，就推荐孙家栋。孙家栋特别激动，立马答应下来。国防部第五研究院，孙家栋在课上给盖杜柯夫翻译，当场指出他说的数据有误。其实盖杜柯夫已经讲了好几天，夸孙家栋是第一个指出错误的人，对他很是欣赏，并将他留下了下来。五院的同志已经全部集合完毕，并在军事重地见到P-2导弹，孙家栋激动地想要去触摸这个导弹。盖杜柯夫向大家介绍这枚导弹，离开时，孙家栋认出盖杜柯夫的助理是安德烈，他们是老相识，可是安德烈是一直没有搭理他。陈希远宣布最近的导弹课都被取消，孙家栋等人想知道原因。陈希远也不懂，他也是刚刚接到苏方的通知。孙家栋主动找上门，安德烈声称盖杜柯夫身体不舒服，并将孙家栋打发走。孙家栋悻悻然离开，踩着自行车走在路上，不甘心又折了回去。原来是因为两个国家的关系出现问题，苏联要暂停对中国在导弹技术上的援助，盖杜柯夫也将离开，他一直很欣赏孙家栋，希望孙家栋跟他去苏联。孙家栋拒绝，他的国家现在还很落后，他没有理由离开这片土地。盖杜柯夫看得出来孙家栋对这个国家有很深的感情，于是让他把同事找来，要把所有知道多的都告诉他们。五院给盖杜柯夫准备了个欢送会，孙家栋和盖杜柯夫相拥道别，盖杜柯夫为孙家栋准备了一件礼物，一会有人交给他。安德烈好奇他们在说什么，孙家栋称盖杜柯夫希望他们国家的导弹早日发射成功，安德烈一脸不屑，他们苏联的专家走了，中国是不可能研究出导弹，就算再过五年，就凭他们这群骑自行车的人也造不出导弹。安德烈出言不逊是有原因的，当年留学时，孙家栋荣获斯大林的奖章，安德烈没有争过孙家栋就一直记恨到现在。陈希远把孙家栋叫来，原来盖杜柯夫拿走两张关键的图纸。东方一号本来就是仿制弹，现在模板没了，还怎么做下去。孙家栋在研究院加班，只不过忘了锁门时间，被锁住了。因为要明天一早才有开门，孙家栋只能跳窗，否则得在这里待一个晚上。孙家栋准备跳窗时被钱学森叫住，在钱学森的启发下，终于补上那两页关键的图纸。陈希远也带来一个好消息，他们的国产燃料已经试验合格，发射场正式通过验收。黄志明给孙家栋介绍对象，孙家栋原本没太大兴趣，可看了照片立马就答应下来。孙家栋和魏素萍(孙俪 饰)相亲见面，魏素萍是一名医生，好奇孙家栋具体是做什么工作，孙家栋只说在部队工作，二人情投意合，很快喜结连理。