核科研人員 高遠（張譯飾）在一次科研試驗事故中，在要求緊急撤退時不顧自身安危，毅然返回試驗現場，排除事故並獲取試驗數據。但他受到嚴重的核輻射，不得不在北京的醫院治療。
一、相遇也是分離
高遠人在醫院的治療，心還在原子彈的研發上，想知道研發進展情況，由於保密的原因他不能問、不能說、只能猜。
實在忍不住，他偷偷離開醫院，上了公交車，想去單位問下。沒有想到偶遇三年沒有見的未婚妻方敏(任素汐飾)。方敏在抱怨的同時，更多是開心和關心。由於工作原因 高遠不能相認，只能假裝方敏認錯人。
聰慧的方敏改變話題說起故事，其實是三年前兩人的甜蜜往事：第一次見面的羞澀，北海公園約會的趣事,還有自己生病高遠買西瓜探望的事。高原躲閃著愛人的眼神，卻也在靜靜的聆聽著。
幸福總是那麼短暫，也許是十幾分鍾，也許是幾十分鐘，隨著原子彈爆炸成功的消息公佈，高遠匆匆擠下了車，下車前高遠取下口罩,心裡暗暗的在說:"親愛的方敏再好好看我一眼吧,不知何時還能再見"。
含著淚水目送著高遠，直到消逝在人海中，只留下方敏一個人心裡空蕩蕩的，說不出的心酸。
抓住愛人的一線機會就這麼再次丟失了，就像三年前高遠憑空消失了一樣。三年前方敏去他單位找，單位說沒有這個人。方敏每天就去乘坐以前高遠上下班的公交車，1000天一次的相遇，可是又轉瞬即逝，天各一方。
二、永失我愛
沒有了高遠的日子，太陽還是照常升起，國家一天天的強盛，國際局勢也在不斷的改善，中國逐步發展成國際有影響力的大國。
方敏已過中年，也有自己幸福的家庭，過著普通的日子。偶爾她還會想起三十年前那個帥氣又神秘的“小夥子”。
直到1997年的一天，方敏嚮往常一樣做家務時看新聞，電視報道研究原子彈犧牲的科研人員時，方梅一眼看到了那熟悉的面容及電視的訃告。
一切的委屈、一切的不理解都化為泉湧般淚水，自己曾經的愛人就這悄無聲息的離去，哭如雨下、泣如雨下。
此時的高遠在祖國大地上含笑看著方敏，好像在說：傻姑娘，你終於理解我了，不會再生我的氣了。
三、以身許國
革命烈士林覺民的《與妻書》寫到“吾至愛汝，即此愛汝一念，使吾勇於就死也”，高遠深深愛著方敏。為了祖國大義他必須捨去個人的愛情，甚至連說也不可以。心中的痛苦與折磨又有誰知道呢。
擁有核武器是大國的立國之本，“高遠”犧牲家庭於與愛情、犧牲生命，隱姓埋名為國家研發原子彈，終獲成功。中國人民揚眉吐氣，迎來了安定發展的三十年。萬千對高遠和方敏享受著和平、享受著愛情、過著幸福的生活。為祖國富強而作出犧牲的先輩們，也可含笑九泉了。
