中美大使级谈判在瑞士日内瓦召开，讨论清静解决朝鲜问题。美国体贴的是朝鲜战争中被俘的美国人，要求中国遣返。中国方面则提出了让钱学森(陈建斌 饰)归国的问题，美国方面每次都矢口否定，说钱学森自己没有提出要回国。 就在这时，钱学森在咖啡馆用香烟纸写的那封短信，几经辗转，终于到了陈叔通手上。陈叔通读后极为感动，马上把这封信交给周恩来(孙维民 饰)。周恩来看了钱学森的信后，激动地拍了拍桌子，说：“好，有了这封信，我们就可以向他们要人了，看他们还怎么狡辩！” 周恩来向毛泽东(唐国强 饰)讨教，决议用朝鲜战争中抓获的11名美国航行员来交流钱学森。但我方释放了这11名航行员，美国方面却仍然拒绝放回钱学森。8月1日，中美大使级谈判在日内瓦最先，王炳南大使向美方提出钱学森的问题，美国大使约翰逊矢口否定，说钱学森没有提出要回中国。王炳南拿出钱学森写在香烟纸上的信，并就地宣读，约翰逊无言以对，终于赞成钱学森回国。 8月5日，钱学森接到准许脱离美国的通知，激动异常，马上去购置船票。此时只有三等舱船票，钱学森等不住了，决议不管是几等舱船票，只要能尽快离美回国就行。临走前，钱学森带着蒋英(蒋林静 饰)和子女去向恩师冯·卡门离别。冯·卡门惋惜地说：美国政府干了件蠢事，他们终于把一位最精彩的火箭专家馈赠给了中国！钱学森将新出书的《工程控制论》送给他，这位天下著名的大科学家迅速翻看了一下这部新著，两眼噙着泪花，饱含情绪地说：你现在学术上已经凌驾我了，我为你感应自满！ 9月17日，钱学森一家登上克里夫兰总统号汽船，但在托运行李时，美国海关又居心刁难，扣押钱学森在完婚时送给蒋英的一架玄色的三角大钢琴。蒋英据理力争，终于运回了这件她和钱学森的恋爱信物。经由20多天的航行，钱学森一家终于回到祖国。周恩来欣慰地说，中美大使级谈判虽然没有取得起劲的效果，但我们要回了一个钱学森，就是这一件事，谈判也很是值得。 10月8日，钱学森一家抵达香港，当他从香港步入深圳罗湖桥时，这位天下著名的火箭专家一手领着自己七岁的儿子，而另一只手却提着一把吉他。香港记者对他举行了采访，最后一个问题，这个记者用英语问他，钱学森不满地说，我想每其中国人都应该讲中国话。 第二天，周恩来在中南海接见钱学森和蒋英，亲自把盏斟酒，为他们伉俪接风洗尘。几天后，国务院副总理陈毅(谷伟 饰)又接见了钱学森，与他举行了坦诚的攀谈。 钱学森的归来使新中国的向导人把导弹研制的妄想提上了议事日程，一场震天动地的重大工程在起劲酝酿和推进。周恩来安排钱学森先去东北考察，时任哈尔滨军事工程学院院长的陈赓上将听说钱学森到了东北，连夜乘专机赶去，组织全校师生热烈接待钱学森。钱学森激动异常。当陈赓问他：“中国人搞导弹行不可？”钱学森慨然回覆：“外国人能搞的，中国人为什么不可搞？岂非中国人比他们矮一截？”陈赓大喜，抓着钱学森的手说：“好极了，我就要你这句话！”