刘志军（王策 饰）是国安局的侦察队长，在一次谍战行动中，发现敌方要携我卫星方案出境，他伙同保密局武梅（刘佳 饰）处长负责侦破。几天后，潜伏在322所的方瑶（宋茶茶 饰）被抓，就在“银孤”（周里京 饰）端倪将现之机，方瑶被杀手“蝴蝶”（祖峰 饰）杀害，侦察陷入僵局。滨阳市间谍林孝廉（侯耀华 饰）为接应“蝴蝶”耽误了对卫星基地727站的破坏活动，他情急之下把市委秘书长佟一凡（曾红生 饰）拉下水，佟一凡在日后良心发现，主动投案自首，而欲出逃境外的林孝廉被及时抓获。面对一连串失利，“银孤”狗急跳墙，准备对航天十九院展开进攻，他收买了十九院保安队长罗兵（荆浩 饰）为其效力。武梅审时度势，安插侦察员庞剑（墨阳 饰）打入十九院內部，真正的效量开始了......

1937年2月，纳粹德国在希特勒的批准下，启动“铀计划”，即大规模杀伤性武器，原子弹的研制工作。整个计划在实验初期，进展非常顺利，但最终，由于制造反应堆的石墨纯度难以达标而受阻。几年后，美国利用从德国出逃的科学家，正式启动“曼哈顿计划”，迅速掌握了石墨的提纯技术，使原子弹的研究工作，获得巨大进展。中国西南地区，蕴藏着丰富的石墨资源，昆明"史迪威训练基地"，成为美军研制及生产高纯度石墨的重要地点。

住西部大山的美丽村姑田枚，进城打工。巧遇电视台“美丽村姑”大赛的编导人员，大家一致认为田枚的形象、气质是理想中的村姑，于是田枚顺利通过村姑大赛的初赛进入决赛。但在某建筑工地打工的男朋友二岩却对田枚有成见，于是就是否参赛和参赛后的种种猜忌，两小无猜的田枚和二岩分手了。“憨头憨脑”的田枚凭着她大山姑娘的刻苦、顽强和谦虚好学的那股“拙劲儿”，在各方面都大大地超越了其他村姑，并勇夺冠军。