1937年，抗日戰爭全面爆發(fā)，北京，天津等地相繼陷落。一年后，國內的愛(ài)國知識份子紛紛投身到抗日洪流中。物理學(xué)專(zhuān)家熊大縝(張藝興 飾)即將出國留學(xué)，臨走之前，熊大縝去見(jiàn)一個(gè)叫陳廣的共產(chǎn)黨員。陳廣發(fā)現周?chē)霈F了特務(wù)，于是沒(méi)有讓熊大縝靠近，而是示意熊大縝止步。熊大縝并沒(méi)有感覺(jué)到潛在的危險，當他想向陳廣打招呼的時(shí)候，陳廣忽然掏出手槍?zhuān)瑢手車(chē)谋阋麻_(kāi)槍。槍聲驚嚇到了來(lái)往的行人，許多行人發(fā)出尖叫聲，抱頭鼠竄。熊大縝在混亂中藏到了一輛汽車(chē)旁邊，陳廣跟幾個(gè)特務(wù)槍?xiě)?，接連打死打傷幾個(gè)特務(wù)。一支日軍小分隊趕了過(guò)來(lái)，日軍士兵端起步槍向陳廣射擊。陳廣打光了子彈，向日軍扔擲手雷。手雷落到日軍們身邊，但并沒(méi)有爆炸。日軍們趁機開(kāi)槍打死了陳廣，熊大縝藏在汽車(chē)外面，心如刀割，流下了悲憤的淚水。日軍隊長(cháng)(嚴屹寬 飾)走到手雷旁邊，若無(wú)其事抬腿踢走了手雷。八路軍缺少軍工人才，研制出來(lái)的手雷不但威力小，而且還經(jīng)常啞火。日本人把八路軍的手雷當成玩具。熊大縝為犧牲的陳廣心痛，向葉老師提出取消出國計劃。葉老師極其看重熊大縝，他提醒熊大縝應該出國深造，往更高層次發(fā)展，而不是留在國內死磕炸藥。熊大縝不認同葉老師的觀(guān)點(diǎn)，國難當頭，日軍在中華大地橫行霸道，凡是有血性的國民，都應該為國家貢獻抗日力量。熊大縝決定教八路軍造炸藥，他本來(lái)要跟女友宜茗快結婚了，但他最后還是選擇了保家衛國。宜茗跟熊大縝合影一張，倆人約定倆年后見(jiàn)面。時(shí)間一到，如果熊大縝不赴約，宜茗就搬家。熊大縝放下兒女情長(cháng)，在好友王德熙的陪同下在八路軍部隊傳授炸藥知識。在熊大縝的指導下，八路軍士兵們對炸藥有了一定的認識。制造炸藥需要從莊稼里面提練，八路軍部隊大量收購莊稼，引起了日本人注意。莊稼銷(xiāo)量開(kāi)始被日本人控制，八路軍部隊無(wú)法大量收購莊稼，研制炸藥進(jìn)度遇阻。熊大縝想到了新的辦法，但新辦法需要更難找的原材料。熊大縝離開(kāi)部隊，幾經(jīng)輾轉，終于找到了原材料。他不負大家期待，成功研發(fā)出了威力大的炸藥。任務(wù)已經(jīng)完成，倆年后，熊大縝收拾行李，前往宜茗住處。他來(lái)到宜茗家的時(shí)候已經(jīng)是晚上，一個(gè)賣(mài)煙的少年透露宜茗已經(jīng)搬家了。熊大縝未能見(jiàn)到宜茗，他沒(méi)有出國，也沒(méi)有去找宜茗，而是回到了部隊里面。部隊的老師正在教士兵們識字，熊大縝聽(tīng)著(zhù)士兵們識字讀書(shū)的聲音，臉上露出欣慰的笑容。