一心回国搞建设
美国什么都好，但郭永怀始终想念祖国，在国家贫困时，中华儿女有责任承担起建设的义务。有钱学森回国遭关押检查的前车之鉴，郭永怀全力为回国做万全准备，十几年累积的研究资料都被他付之一炬，防止美方窥探。
1956年，四十七岁的郭永怀与几位中国科学家一起，踏上了回国的邮轮，怎么来的就还是怎么回去。
回国的郭永怀受到国家高级领导人的一级礼遇，但他只要求尽快投入工作。担任着国家新生力量培养任务的郭永怀建立起了研究所。在中苏关系破裂后，中国的核武器事业陷入了瓶颈，没有资料，没有图纸，一切都要从头开始，郭永怀临危受命，成为中国核武器研究的重要支柱之一。
他带领的团队最终为中国第一颗原子弹的成功爆炸拿出来最佳方案，且后世一直沿用。1963年，核武器研究团队搬迁到荒无人烟且寒冷刺骨的高原，夜以继日的研究留下严重的后遗症，原子弹成功爆破的那天，郭永怀已经没有了力气站稳。
之后郭永怀马不停蹄加入卫星研究课题，为了在往返北京与研究基地的路上节省时间，郭永怀总会选择乘坐飞机。1968年12月4日，郭永怀为了实验数据赶往北京，在飞机上还听取了成员汇报，但在离地面还有400米的高空里，飞机突然失去平衡坠毁。
