19世纪中叶,西方列强的炮火轰开清政府沉重腐朽的国门,也让垂垂老矣的日本幕府切身感到危机。是时,德川幕府当代将军家定生性癫狂,无心政治,幕府内部分为庆福和庆喜两派,双方为了下任将军的人选展开明争暗斗。江户之外,以萨摩和水户为首的激进派清醒地意识到国难当头,他们提出尊皇壤夷的口号,主张削弱武家的势力。江户内部,作风强硬的井伊直弼(伊武雅刀 饰)升任幕府大老,一方面积极与美国签订友好条约,一方面对倒幕派大加挞伐,由此引起激进人士的不满。1857年正月,漫天大雪笼罩江户。一群死士在水户藩武士关铁之介(大沢たかお 饰)的率领下,展开了刺杀井伊大老的行动……
本片根据吉村昭的同名历史小说改编。。建国初期,只懂科研不懂生活的“傻子”物理学家王怀民留苏归国后不久,妻子就因难产而亡,妇科医生杨佳蓉主动承担起照顾新生儿的责任。1958年二机部九所成立后,王怀民与科学家彭雄飞、黄凯华等人加入九所开始了原子弹研发工作。他们在研发过程中渡过了研发条件艰苦、自然灾害、中苏关系破裂等重重危机。同时,军人陶志纲带领着军队在罗布泊无人区中建立起试验基地。解决了设计方案、浓缩铀提炼等难题后,科学家们自主研发的原子弹终在1964年成功引爆。可是王怀民却因为长年艰苦工作和核辐射患上癌症,在生命的最后,王怀民终于明白生活的真谛,与杨佳蓉结为夫妻。。