自1949年中华人民共和国成立以来，虽然人民已经成为国家的主人，但新政府依然面临外来势力试图推翻政权的威胁。经历了惨烈的抗美援朝战争后，因多次立下赫赫战功而被任命为重要角色的冯石将军（由李雪健扮演），接到中央派遣的重要使命：负责推动核弹的研发工作。虽对此项先进技术一无所知，但他凭借军队生涯的经验以及对上级命令的遵守，率领一群经历过战场洗礼的战士进入了偏远的沙漠地区开始艰苦的任务。之后，许多持有高学位并在海外深造过的科学家也相继汇集到这里，比如来自西北干燥区域的陆光达博士（由李幼斌出演）。他们在没有任何先例可循且缺乏外界支援的情形下，带着理想的光芒共同朝着一个目标前。