中苏断交，使沈岩(保剑锋 饰)和瓦丽娅只有通过信件寄托相思，一梅告诉沈岩中苏断交是大形势。由于苏联专家的撤离，使一六七场在研发飞机时，遇到很多困难，沈岩把什克洛夫斯基交给厂领导周书记，周书记让沈岩保守秘密，并让沈岩把内容整理好。

回到苏联的专家和瓦丽娅被集中起来学习，而什克洛夫斯基被安全局带走调查。一六七场成立新的专家组，梁卫国(郭昊伦 饰)被任命为小组长，而沈岩没能进专家组，后来周书记接到通知因为瓦丽娅的问题，沈岩被停止，并且沈岩的妹妹沈馨(田家伊 饰)也受到牵连。

瓦丽娅给沈岩邮寄的飞机材料被苏联政府扣下，并批评了瓦丽娅，同时瓦丽娅的父亲因肝癌住院，生命垂危。沈岩通过卡佳认识了吴先生，并花重金请吴先生帮忙打听瓦丽娅的消息。