張愛萍等在聽取了氣象專家的意見后，確定原子彈的爆炸時間為1964年10月16日。這時，朱光亞提出了鈾球裝入原子彈后的臨界安全問題。劉杰(霍青 飾)立刻去找周光召(王政鈞 飾)，要他計算論證。此時離“零時”僅剩下40多個小時。

經周光召等人的計算，我國第一顆原子彈自發裂變的概率小于萬分之一。第二天一早，論證報告就送到了周恩來(劉勁 飾)面前。

16日凌晨，指揮部下達投籃命令，技術人員把鈾球從彈體預留孔裝進彈體中心部位。之后，從毛澤東(韓中 飾)、周恩來、聶榮臻(謝鋼 飾)到基地的每一位科學家、甚至每一個戰士，都在等待那最后的一刻……隨著坐鎮指揮的張震寰下達了最后一個口令，我國的第一顆原子彈爆炸成功了。從這一刻起，中國成為繼美國、蘇聯、英國、法國之后，世界上第五個獨立掌握核武器技術的國家。頗有戲劇的是，就在我國第一顆原子彈爆炸的時候，赫魯曉夫下臺了。