何吟薇与王怀民都是从苏联回来的研究物理学的科学家，也是一对夫妻，但是他们没有想到的是，在他们刚刚回来的时候就遭遇了一个重大的打击，何吟薇怀有身孕，但是却在被人推倒之后大出血，只是生下儿子，自己就永远离开了。王怀民遭受这样的打击，心中万分痛苦，不停地给妻子写信，尽管他已经永远也见不到她了。
王怀民和何吟薇是一对留学苏联研究物理学的夫妻，苏联为留住在物理学研究有突出研究能力的两位，提出让何吟薇还在肚中的孩子以苏联国籍和最好的教育，同时让两人立刻加入国家科学研究院。以黄凯华为首的其他同学要离开苏联回去支援祖国，大家都有些瞧不起要留下的王怀民夫妇，愤而离开了。
这些深居海外的中国科学家响应祖国号召，放弃了比较完善的科研环境义无反顾地回到祖国。这其中也包括了王怀民夫妇，他们最终放弃了苏联开出的优渥条件坐上了回国的列车。同学们都好奇王怀民和何吟薇为何决定回国，王怀民将深藏在画中的科研数据亮给同学们看，同学们都很激动。
一路尾随王怀民和何吟薇的特务在下车时伺机抢夺箱子里的资料，特务将何吟薇推到夺走箱子，王怀民在何吟薇的催促下拼命追着箱子，陶志纲出手帮忙追击特务。被特务推倒的何吟薇遭遇早产加难产，杨佳蓉一直在旁帮助。特务一直在逃窜，手中还有武器用来伤人，在窜上正在行进的火车时被陶志纲用枪击中，箱子被夺回但是王怀民被撞击后脑勺晕过去了。等他再醒来时与妻子何吟薇已是天人永隔，生下的男孩一出生就失去母亲。何吟薇临终前再三拜托杨佳蓉要替自己照顾孩子，杨佳蓉为自己没能挽回一条人命而痛哭答应。
王怀民没能从失去妻子的痛苦中走出，他质问杨佳蓉为何没有基本的医疗常识救活一条活生生的人命，但是杨佳蓉作为一名护士对于产妇大出血的情况也无能为力，陶志纲训斥王怀民为何要将所有的错怪罪在一个小姑娘身上，。王怀民没有照顾儿子，而是不断地给妻子何吟薇写信，表示失去妻子的自己唯有努力工作才能忘记痛苦，以自己一人之躯担负起两个人的理想，幸好儿子振理还有杨佳蓉帮忙照顾，否则他更加手足无措。
该剧设定情景始于1955年，国际局势风云变幻，新中国的建设迫在眉睫，身处他乡的中国知识分子中掀起了一股归国热潮。留美物理学教授钟培林，留苏深造的王怀民、何吟薇夫妇和黄凯华等物理人才克服重重阻力，辗转踏上报国之路。
1959年，外国援建专家团撤走，两弹研制一片低迷之际，林安城教授专程赶来转达了党中央自主研发原子弹的决定，科学家们深受鼓舞，决定自力更生，原子弹事业开始了自主研发之路。
爆轰试验成功后， 正值三年自然灾害最严酷的时刻，物资紧缺、环境恶劣、天灾频发。科学家们面临着最艰难的考验。经过2年攻坚，在罗布泊核试验基地，王怀民带领工人们突破极端天气的干扰，完成最后的总装工作，1964年10月16日，中国首颗原子弹试爆成功。
大家欢腾雀跃，又一鼓作气地投入到氢弹和两弹结合的研究中去，不久，这两项伟大的事业也相继取得了胜利。王怀民和杨佳蓉，陶志纲和钟心也终于在同一天迈入了婚姻的殿堂。
1978年，科学的春天终于到来，王怀民却因积劳成疾将不久于世。医院里，他用尽力气，在民用核电报告的扉页上写下了他们几个人的名字。
该剧通过对王怀民、杨佳蓉、陶志纲这些“小人物”式青年科学家群体的描绘，从细节处着眼，刻画出青年科研人员、保障人员、技术工人等人在种种不利条件下，百折不挠、向死而生的科学攻关精神，同时表现了主角们国家使命意识、民族尊严感和共产主义信仰的铸造。
除了科研攻关，该剧还多角度地表现了中青年科学家们的人生境遇，生动描绘了科学家、研究所的日常生活，其中不乏对科学家们情感生活的描绘。
全景式真实再现从无到有，中国首颗原子弹惊心动魄研制成功过程
中国第一颗原子弹的爆炸成功，是新中国成立以来一个里程碑式的重大事件，这标志着中国人民真正站了起来。《激情的岁月》为真实展现这段历史，创作团队不眠不休查阅大量资料、进行实地采访调研，组建了包括院士、科学家、亲历者在内的强大专家顾问团，整个拍摄期全程跟组对专业技术性问题进行指导。拍摄期间，500人聚力，90天奋战，参加演出的人员达一万人次以上，同时还面临着天气考验：炎炎烈日、七级沙尘暴、多次蓝色大风预警，布景多次被毁。为真实还原原子弹试爆场景，全剧几乎都在戈壁和沙漠中拍摄，拍摄地点就选择在华北地区当年研造第一颗原子弹的沙漠戈壁里，生活和工作场景高度仿真。那里至今仍然是军事禁区，在地图GPS上都找不到.剧组首次还原了原子弹爆炸现场，等比例搭建了托举起原子弹的核爆塔。此外还采用了高难度特效，力求向观众呈现出恢弘真实的影视效果。
剧方希望能以低于市场成本的投入，精心制作一部广受各方尤其是年轻人认可的正剧，让央视献礼剧既有正能量又好看。
总台出品首部4k50帧电视剧，呈现电影与年代质感
作为首部以年轻科学家为主角的“两弹一星”题材的电视剧，电视剧摄制方鹿鸣影业在演员选择上更强调适合角色的演技派，而不一味追求明星流量，该剧大胆启用新面孔，将经费和精力集中投入后期制作。剧中王怀民的扮演者李光洁，近年来声名鹊起、年内已有四部戏上演，他突破了以往角色扮演的风格，有专家评价其表演已“进入了自由王国”。李健饰演的陶志刚追特务、斗风沙、趴战壕，拍摄时苦活最多，有一天拍摄大风天抢修帐篷，他拉着外帐打地钉，手心都被绳子拉破渗出了血。
作为中央广播电视总台出品的首部4k50帧电视剧，《激情的岁月》剧组把大部分资源集中投入剧情、拍摄和后期制作上，力求突破性地呈现电影胶片质感，再现50年代末的社会生活质感，从历史场景的还原到服装、化妆道具的呈现都十分细腻，力求符合那个年代的特征。
《激情的岁月》首次揭秘“两弹一星”研制过程中众多不为人知的细节，既能唤起老一辈人的记忆，又让现代年轻人了解关于“两弹一星”研发历程的红色青春奋斗传奇。
