1996年2月15日，长征三号乙火箭发射倒计时15分钟，江永昌指挥员调整了火箭入轨的精准度。火箭马上就要点火升空了，这个历史时刻大家一起见证，倒计时开始，火箭升空，遥测信号正常，但却忽然发生了不好的一幕，火箭突然爆炸了，大家都不明白是怎么回事，瞄准人员已全部遇难。
骑着自行车的方啸天刚出胡同就被一辆轿车给撞了，气得方啸天大声呵斥轿车司机，恰巧被路过的顾南看见，方啸天一看是顾南也就不再去怪司机了。方啸天报到证掉了，被保安拦住不让进研究院，方啸天骑着自行车硬闯了进去。方啸天着急报到，不小心撞到了林泽。林泽以方啸天没有证件为由要赶走他，顾南恰好赶到拿出了证件。
钟旭向江遥详细介绍了元器件的问题，可能是元器件造成了自毁爆炸，江遥认为元器件和瞄准组没有关系。方啸天提供了新的报告，证实了是惯性平台的缘故导致了瞄准失败。由于这次的报告完美，方啸天等人刚来就立了功，公告栏对他们提出了表扬。
发射基地派遣了一个老司机带着方啸天去地面勘察，但是突然来了一场沙尘暴，司机从沙子堆里找到了方啸天，两人并无大碍。方啸天告诉林泽他发现了干扰源出现的时间范围，可以缩小查找范围，但是具体原因还不清楚。
钟旭拿着报告来找耿军，报告称厦门站没有捕捉到卫星的轨迹，现在卫星已经处于失联的状态。会上，李地丰提出兵分两路，一路前往西安卫星测控中心了解前方的情况，另一路进实验室进行模型分析试验。
钟旭将试验数据告诉了李地丰，这次是因为元器件的误差导致卫星偏离了轨道，这让李地丰很懊恼，钟旭认为每个元器件的误差都会成为整个卫星的短板。顾年和耿军也因为元器件的事情发愁，耿军打算带着调研组一个个工厂去查找原因，确保后方供应不出问题。
李地丰的父亲是搞原子弹的，当时没有电脑，他们的数据都是算盘珠子打出来的，李地丰希望后代子孙们都能有先人们的精神，方啸天称赞李地丰的父亲是英雄，李地丰希望以后方啸天也能成为航天英雄。由于方啸天要和李地丰一起出国出差，为了联系方便单位就给了方啸天一部手机。
在谈判会议上，本杰明反对卫星频段重叠，中方表示频段重叠国际上是允许的，中方也做了相关试验，证明没有干扰。李地丰表示如果确有干扰，中方也会谨慎使用，他建议本杰明好好研究一下试验报告。
由于方撼天各方面条件都很出色，他被选为预备航天员，按照规定需要直系亲属参与体检，方啸天被通知来医院体检。打算抽血的时候方啸天听到了父亲出院的消息，他竟然还不知道父亲住院了，着急的方啸天就要回家去，陈羽琪要求他必须抽完血才可以离开。
方撼天突然给方啸天打来电话，告诉他自己要结婚了，方啸天虽然觉得有些意外，但是又觉得理所应当。杨哲、方啸天和维斌联系，调动了一批人，连夜修好了路线，这才保障了车队安全抵达。林泽认为顾南一直跟着逃逸项目，而且开伞程序是顾南编写的，所以林泽就推荐顾南当组长，但是顾年不同意。
方撼天心情不好打电话给方啸天，方啸天安慰哥哥一定能想出来好办法可以说服他的岳父。突然方啸天看到了江遥，慌忙挂断了电话，江遥告诉方啸天，自己很喜欢他送的手表，方啸天带着江遥去吃小吃。
顾年想让方啸天继续留在飞船组研究，钟旭觉得这样对顾南不公平。林泽妻子看到别人都有车，就非要想买车，林泽对妻子很无奈。耿军在会议上直接提出了开大底，顾年也当着王部长的面同意了。
江遥询问方啸天开大底是否有把握，并表示相信方啸天的选择。方撼天打算去拜访岳父，羽琪笑话方撼天脸皮太厚。开大底非常成功，耿军表示这次开大底是正确的选择，也理解当时林泽反对是为了进度。
方啸天骑着自行车来到了江遥家楼下，方啸天给江遥打电话没人接，大声呼喊没人回应，方啸天想要给江遥发个短信，但是又删除了，没想到却收到了江遥的短信，方啸天很开心。林泽妻子追问林泽之前要说的好事是什么，林泽只好如实告诉妻子升职的事情泡汤了，妻子认为这个单位不好，升职慢工资低，还不如跟着贺天宇下海经商，林泽告诉妻子贺天宇之所以看重他就是因为他的工作。
林青给林泽打电话，希望周末能见面，但因为周末有工作林泽就拒绝了林青，林青侧面表达了自己的意思，想要高薪聘请高级工程师来工作，林泽也听出林青想邀请方啸天过去，因此提醒林青不要打方啸天的主意。方啸天去给航天员上课，课后还要了一份他们平时训练的计划。
发射场的发射人员冒着大雨穿着雨衣站在外面，随时等待一声令下点火发射。暴雨过后，各部门趁着这个机会准备发射。方啸天和杨哲在房间里坐不住了，跑出去看着天空的月亮，希望能看到火箭升天。最终卫星发射成功，众人激动万分。
江遥突然来看望方啸天，提醒方啸天星辰冒雨冲天，飞船也不能落后的，方啸天看到江遥过来非常开心。问天二号试飞，包括航天员在内都去指挥中心观看飞船升空。问天二号飞船发射成功，大家都在发射场放鞭炮释放愉快的心情。
陈父和方撼天父亲下棋是畅快淋漓，两家人凑在一起吃饭，庆祝方撼天和陈羽琪结婚。方啸天此时赶回来，还来不及说话就接到了电话，原来飞船的伞系统出现了问题，方啸天只能急匆匆赶回去。方啸天和江遥、杨哲等人一起分析数据，查找原因。
林泽将房产资料给妻子送过来，妻子讽刺林泽兢兢业业干了那么长时间，但还是一个小助理，不如方啸天发展速度快，将来可能都会给方啸天去当助理。江遥询问方啸天飞船和她之间哪一个重要，方啸天笑言是江遥，因为飞船不会吃醋。
林泽询问了方啸天对林青的看法，方啸天承认只是将林青看做了航天人，并不喜欢林青。林泽希望方啸天能和林青说清楚，不要让林青误会了。五号船出现瞒报故障的情况，这让耿军和李地丰很生气，李地丰提出五号船报废，重新生产。
林泽辞职之后直接就去了深圳和贺天宇见面，从此在南仕威公司任职。问天三号发射成功后，研究院召开了会议，国家将启动探月计划，全体人员都非常激动，而此时星辰卫星也发射成功，用户非常稳定。
方撼天带着陈羽琪回家过年，正好方啸天也回去了，一家人热热闹闹地凑在一起过大年。因为非典型肺炎，所有的航天员全部召回，进入隔离训练状态。主任告诉方撼天因为国外这次航天事件，问天五号载人飞行计划只乘坐一名航天员。
国际卫星联合组织要开年会了，李地丰点名方啸天去参加。杨哲建议我们的探月工程从月球的背面登陆，钟旭说搞科研可不能当墙头草，态度和立场坚不坚定很重要，她让杨哲先出个方案。
方撼天在团队里很受欢迎，大家都想和他在一组。中国想要和艾米拉克国在空间交会对接方面展开技术合作，艾米拉克国代表团感慨中国的卫星发展快得有些不可思议，还想取消所有与中国卫星发射相关的合约。
虽然方撼天小组外训出了点问题，但是主任还是对他们的总成绩很满意。方啸天告诉林青他们可以谈合作，至于其它问题就不要多想了。方啸天在国外给嫂子购买了很多化妆品，没想到被嫂子给拒收了。顾南向田田表白了，以后不想再做朋友了，想要和她成为男女朋友。
顾南觉得江遥和自己仅仅只是朋友而已，永远都不会成为情侣。林青觉得谈判的人不太热情，林泽告诉林青中国航天人和方啸天一样心中有傲骨。顾南拿出钻戒单膝下跪向田田求婚，田田也感受到了他的真心答应了顾南的求婚。
林泽给方啸天拿出了一个设计方案，方啸天觉得林泽不该妄想和国家航天合作，他们的资质不够，最好老老实实做民营卫星项目，但是林泽却坚持要合作，这次组建团队也都是为了星辰计划。林泽想要好好的和方啸天谈谈，要是他们能够亲上加亲应该有机会合作的，但是被方啸天拒绝了。
顾南要利用中午吃饭的时间去拍摄婚纱照，领导觉得他们能够把婚礼定在西昌发射中心举行非常有意义，对他们的想法表示坚决支持。田田已经在影楼等顾南，大家也都劝说江遥也要早点和方啸天结婚，他们都等不急了。就在顾南要离开基地去影楼的时候，发射中心出事了。
方啸天在顾南的墓碑前吐露心声，一直以来方啸天都很嫉妒顾南的学识，而且他还是一个特别负责任的兄弟，让大家无法接受他离开的事实。耿军觉得自己对不住顾年，没有把他儿子照顾好。方啸天告诉林泽兄妹顾南牺牲了，这个噩耗让林泽兄妹很是吃惊。
钟旭让江遥不要再执着了，要接受卫星丢失的事实，江遥觉得这颗卫星不能丢失。顾南妈妈对星辰丢失很是心痛，自己儿子用命保住的卫星就这样丢失了。就在方啸天和江遥在一起的时候，林青又来找方啸天，这让方啸天很是无奈，他怕江遥会误会自己和林青的关系。
方啸天接到电话得知卫星已经找到了，这让方啸天有了底气，便大方的告知访问团卫星发射成功的消息。江遥因为太过于劳累晕倒了被送进了医院，医生还让家属在病危通知书上签字，方啸天拒签。手术很顺利，江遥脱离了危险。顾年接到老伴电话才知道自己就要当爷爷了，这让顾年很是激动，但是又觉得顾家不能耽误田田的后半生。
林青要给方啸天打电话请他吃饭，但是林泽叫林青不要再打扰人家，那么多年了林青一点回馈都没在方啸天那里得到。方啸天接受采访的时候，林泽对林青说方啸天是个优秀的人，林青表示自己也是一个追求优秀的人，林泽再次提醒林青她和方啸天的感情轨道没有任何交叉点。
航天员训练中心发来通知，要在航天科技人员中选拔航天员。耿天天得知后，也想参与选拔，却被父亲耿院训斥说不够资格。啸天跟江遥提起航天员选拔一事，江遥有些担心。林泽想要开发WIFI卫星，却遭到公司众人反对。
方啸天和李院探讨婚姻情感问题，方啸天认为自己有了江遥之后，人生才圆满。江遥终于在航天员申请表上签了字，方啸天十分高兴。田田和江遥一起去墓地看望顾南，田田跟顾南诉说着小星的一些小事。
中继星点火起飞了，所有数据都完美输入，这叫大家有信心将月球探测器也送上天了。很掳爱月球探测器四号也完美送上天了天，航天人心底的底气就更加的足了。
终于到了要飞天时刻，方啸天给家人告别，叫儿子要照顾好江瑶，虽然只有六个月时间，但是也存在很多不可预知的危险。方啸天给地面所有领导和家人放心他会专心完成任务。方啸天一行人准时飞上太空，经过出仓维修，空间站终于修复，大家悬着的心也终于放下了。而那一刻也是中国航天事业新的里程碑。
