60年代末，政治風暴席卷中國，某導彈研究所二室奉命遷往條件艱苦的沙漠地區(qū)。技術員沈巧從科學院學習歸來，面對一系列困惑：為何研究正有起色的二室要搬遷？為何她被調(diào)離唐天虛的助手崗位？為何顧雨時突然升任副所長？她請教老所長羅仆，卻被告知要留在研究Σ系數(shù)的一室，不能感情用事。 唐天虛帶領二室在戈壁灘上扎根，資料員黃金桃敬佩他的執(zhí)著，開墾菜地改善生活，兩人在沙漠中結(jié)婚。盡管條件艱苦，二室仍取得進展，但顧雨時故意刁難，阻撓物資供應。沈巧得知情況后，毅然申請調(diào)入二室，被任命為主任。途中，她遇到身懷六甲的黃金桃，兩人騎駱駝趕路，金桃在暴風雨中分娩后不幸離世，臨終將孩子托付給沈巧。 沈巧到任后，努力解決材料供應問題，堅持按唐天虛的計劃推進試驗，但進展緩慢。"四人幫"垮臺后，科學的春天到來，總部調(diào)整科研項目。沈巧和唐天虛加緊攻關，決心攻克AR綜合程序和Σ系數(shù)。沈巧帶著金桃的兒子小綠蔭生活，給予他母愛，唐天虛感激不已。 在多次試驗中，唐天虛的試驗總在關鍵時刻失敗，他請沈巧一同研究。沈巧發(fā)現(xiàn)問題根源是缺少自己已證實的Σ系數(shù)，決定獻出成果。顧雨時反對，勸她以兩人名義發(fā)表以圖私利，遭沈巧痛斥。最終，在沈巧的無私幫助下，科研項目有望突破，展現(xiàn)了特殊年代科研人員的堅韌與奉獻精神。