1958年的北京，科研人員正在熱烈的討論，於所長忍不住進來聽了一下，黃旭華能夠聽取不同的意見，也沒有參與熱烈的爭論，於所長好奇地問他怎麼一個人在這兒不說話，黃旭華回答他還沒有最大程度的佔有資料，不好發言。李世英收到了黃旭華寄來的一封信，這是黃旭華抽空寫下的，來來回回寫了好幾次都撕了，最後寫下寥寥幾行，最後留下兩個字，勿念。李世英收到來信終於放心，回信給他。

嚴保國也被調來北京，還和黃旭華成了室友，黃旭華追着他問閨女怎麼樣了。李世英還給黃旭華寄了幾件衣服，和一個疊成小船的紙條，黃旭華看過後忍不住發樂。嚴保國問黃旭華進展如何，黃旭華如實回答，一開始所有人都幹勁十足，可是後來一點點發現以前學到的東西完全用不上，數據、儀器、材料都很缺乏，一切都要從零開始。嚴保國覺得不至於，說三年之內一定能搞出來，黃旭華笑他太樂觀了。熄燈號響起，打斷了二人的爭論。黃旭華躲在被子裏打着手電筒看女兒的照片，提筆寫下給父母兄長的信。

大家一致認爲現在最需要的是時間，可是一到會上就沒人敢提反對意見，嚴保國一拍桌子說明天討論會上誰也別說話，他來說！次日的討論會上，於所長問他們三年內能不能下水，嚴保國還沒來得及站起來黃旭華便反對，研製很着急，但也不能違背科學規律，科學研發可不是人有多大膽地有多高產的邏輯，嚴保國補充認同。於所長說他和嚴保國會訪問蘇聯，登上核潛艇帶回第一手資料，有老大哥的支持，三年時間並不是不可能。

中國代表團訪問蘇聯歸來後，帶回了不少東西，衆人見狀急忙去問嚴保國什麼情況，嚴保國卻低着頭什麼話也不說。蘇聯專家要全部撤走，資料也要帶走，黃旭華卻並不擔心，這個世界上離了誰都是一樣轉的，大不了就從零開始。核潛艇下水時間推遲到了五六年以後，但是科研任務一天都不能耽誤，於所長讓黃旭華和嚴保國去找能夠做實驗的大水池。黃旭華和嚴保國回到了上海，路過家門卻不能進，二人只能忍着。

春玲告訴李世英有人在大食堂看見黃旭華了，李世英有些不相信，他真的到了上海還能不打招呼不回家啊？黃旭華在實驗水池忙碌，嚴保國接到上級指示特批一天假可以回家連忙來通知他。黃旭華有些恍惚，還以爲自己在做夢。李世英推開家門看見黃旭華陪着女兒情緒激動不已，二人久別未見，至於女兒對黃旭華還有些認生呢。李世英又給黃旭華理了一次發，黃旭華還是舉着鏡子從裏面偷看她，滿眼深情。

女兒今天很精神，晚上都不睡覺。李世英問黃旭華以後能不能常回來，得到答案有些失望。第二天離開時，李世英抱着女兒黃海燕站在窗前目送黃旭華，黃海燕終於開口叫了爸爸。在水池子裏泡了整整兩年後，嚴保國有些不耐煩了，我們的目標是大海深處，不是這個小水池！黃旭華卻在這個時候收到了來信，父親去世了。黃旭華默默流着眼淚，如果他請假領導一定會批，但也一定會很爲難，他立下的誓言不能違背，父親在天之靈一定會明白他的。所以母親並沒有怪黃旭華，他沒能回來，一定有他的難處。

轉眼到了1962年，黃旭華帶着李世英和黃海燕來到了北京分配的宿舍，他們和嚴保國住一個院子。黃旭華給黃海燕改了新名字，叫做黃燕妮。