新中国成立后，有很多在海外留学的爱国科学家，都纷纷抛弃国外优厚的待遇，想尽一切办法回到祖国，献身国家的科学事业。著名力学家、应用数学家，被授予“两弹一星”功勋奖章的郭永怀就是其中一位，他还是唯一一位获得“烈士”称号的科学家。
1940年，郭永怀赴加拿大多伦多大学应用数学系留学，1941年获硕士学位后又前往美国加州理工学院，在冯·卡门的指导下研究流体力学。1945年获博士学位后留校任研究员，1946年起便在美国康奈尔大学任教。
1953年夏天，美方以种种借口拒绝给受邀前往英国讲学的郭永怀办理签证。
1956年，郭永怀终于可以回国的消息很快在他所居住的小镇传开。街市依旧太平，但他家附近却不时会冒出几个陌生的面孔。终于有一天，移民局找上门来，要求与他录音谈话，对他进行百般刁难。
除了面对移民局的恶意刁难，郭永怀还要接受身边的美国同事、朋友们疑惑的目光。在他们看来，放弃如此优越的环境回到一无所有的地方重新开始，这是难以理解的，唯一能解释的理由就是郭永怀在美国获取高科技信息为自己国家的情报部门工作。
在为郭永怀举行的欢送野餐会上，大家在觥筹交错之间纷纷祝愿郭永怀一路平安。但是，也总有人用掩饰不住的怀疑的神色打量着他。
素来沉默寡言的郭永怀做出了一个惊人的举动。他从包里拿出一沓文件资料，走到了火堆旁。
众人看到他这奇怪的举动，都瞬间安静了下来。
“这是我尚未发表的论文手稿。”郭永怀扬起手，将1手稿展示给众人看，“不过，我并未打算将它们带回中国。我来到这，只是为了学习。”
随后，他将手稿一页一页地全部扔进了炭火堆。在场的老师、学生，有的赞叹、有的惋惜，但郭永怀神色自若，坦然镇定。
回国后，郭永怀在我国原子弹、氢弹的研制工作中发挥了重要作用，在空气动力学、飞行力学和武器环境实验科学等方面解决了一系列重大问题。当时，郭永怀担任了中科院力学研究所副所长，所长是钱学森，两人合作契合无间，被科学界称为“冯·卡门学派兄弟搭档”。
为了发展我国的“两弹”事业，郭永怀呕心沥血，从理论到实践都做出了重要贡献。他身体瘦弱，年不到半百便已双鬓斑白，可工作起来却精力超人。为了及时了解新情况，他不顾高原反应多次赶赴青海实验现场参加准备工作，频繁往来于北京和青海基地之间。
1968年12月5日凌晨，北京城郊曙色未露，寒气逼人。
首都机场附近的居民听到一声巨响，一架民航飞机在即将着陆时突然失事，一头扎进了机场附近的玉米地里。
飞机失事现场惨不忍睹，13具烧焦的尸体散落一地，面目全非难以辨认，其中有两具紧紧抱在一起的尸体格外引人注目。当人们费力地将他们分开时，从两具尸体的胸部中间掉出一个完好无损的公文包，里面竟然装着一份有关热核导弹试验数据的绝密文件！前来接机的战士当场跪地痛哭。那是郭永怀和他的警卫员牟方东。在飞机失事、生命将尽的瞬间，郭永怀想到的只是用身体来保护对国家有重要价值的绝密文件！
为了将在青海基地发现的重要数据带回北京及时研究，一个全世界知名的优秀力学专家离开了人世。
在郭永怀的努力下，1966年10月27日，我国第一颗装有核弹头的地地导弹飞行爆炸成功！1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功……就在郭永怀牺牲后的第22天，我国第一颗热核导弹试验获得了成功！
