《五星红旗迎风飘扬》着力讲述了钱学森、钱三强、邓稼先、赵九章、郭永怀等爱国科学家在苏联老大哥背信弃义、美帝国对中国的核威胁，这样的国际背景下，当祖国最需要他们的时候，抱着拳拳赤子之心从国外、从全国各地汇聚到祖国的心脏，震惊世界的中国“两弹一星”事业就是这样在历史的舞台上开演了。
1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊上空腾起蘑菇云，世界为之震撼；1967年6月17日，又是在罗布泊，天空出现了两个太阳，其中一个太阳是中国造的，东方一声巨响，氢弹响在了法国人前面；1970年4月23日，蛟龙升空，一颗龙珠遨游太空，中国的人造卫星把《东方红》乐曲唱响在茫茫宇宙！这就是中国的两弹一星。
本剧以史实为依据，全方位展现了一段鲜为人知的历史：共和国领袖毛泽东和周恩来、聂荣臻等老一代领导人运筹帷幄，英明决策，钱学森、邓稼先等杰出科学家在极端困难的条件下，自主研制两弹一星，开创了中华民族屹立于世界东方的丰功伟业。
全剧闪耀老一辈开国元勋的风采和爱国知识分子的光芒，唱响了一曲五星红旗迎风飘扬的艰苦奋斗、无私奉献的主旋律。
电视剧《五星红旗迎风飘扬》分集剧情介绍：
第一集
新中国成立后，百废待兴。毛泽东、周恩来等领导人积极联络海外科学家，争取他们早日回国参加建设。同时台湾的蒋介石集团也在预谋采取各种手段阻止科学家顺利归国。
12月18日，周恩来通过北京中央人民广播电台，代表党和人民政府邀请在世界各地的海外学子回国参加建设。著名空气动力学家、火箭专家钱学森以及其他科学家心里激起了很大反响，回国的心情更加迫切。
1950年2月9日，美国参议员麦卡锡宣称，他掌握了一份在国家部里工作的205名共产党人名单。顿时，美国掀起了反共狂潮。作为美国火箭研制的领军人物，钱学森首当其冲。
钱学森受到了美国联邦调查局的调查，他决定辞去加州理工学院教职和喷气动力实验室主任职务。同时，他准备以探亲的名义回国。钱学森来到五星大楼，向海军部次长金贝尔告别。钱学森十分坚决，金贝尔竭力挽留未果。金贝尔极为不安，命令司法部，宁可枪毙钱学森也不让他离开美国。确实，钱学森对美国来说太重要了，作为世界航空理论权威冯??卡门的得力助手、美国火箭领导四人小组成员之一，钱学森大脑里装着太多重要的技术信息。他想离开，美国政府是不可能答应的。
当钱学森乘坐的飞机在洛杉矶降落，美国移民局的总稽查朱尔在机场拦住了钱学森，把一纸命令摆在他面前，凡是在美国受过像火箭、原子能以及武器设计这一类教育的中国人均不准离开美国。钱学森被激怒了，据理力争，但朱尔充耳不闻，扬长而去。
在美的众多华人科学家纷纷准备回国。赵忠尧将静电加速器部件和核物理实验器材分箱包装，委托给一家运输公司托运回国。然后，他悄悄告诉钱学森这一情况，受到钱学森的赞赏，两人约定明年夏天一起回国。
《中苏友好同盟互助条约》在克里姆林宫签订，台湾岛内的蒋介石极为震惊惶恐，再次指示台湾保密局局长毛人凤对中共领导人实行新的刺杀行动。
我公安部门成功侦破台湾潜伏大陆的计兆祥电台，不久又将潜伏在东北地区的特务组织东北技术纵队也一网打尽，再一次挫败了台湾保密局局长毛人凤的暗杀行动。
第二集
随着朝鲜战争的爆发，中美关系急剧恶化。成百上千在美国的中国学者和留学生也在积极行动，准备冲破阻力，回归祖国。正在印第安那州的普渡大学读书的邓稼先，如愿以偿拿到了博士学位，时年26岁，人称“娃娃博士”。邓稼先跟好友杨振宁通电话，通报了这一喜讯，并告诉他自己9天后就回国，二人热血沸腾。
赵忠尧、邓稼先等一百多位留美学者准备回国时，遭到美国联邦调查局特工的搜查，钱学森800多公斤的书籍和笔记被扣。赵忠尧随身携带的行李和书籍也被翻查，遭到扣押。
联邦调查局在钱学森被扣押的书籍和笔记本上大做文章，召开新闻发布会，宣布在“中国科学家钱学森的行李中搜到机密文件”。9月6日，移民局总稽查朱尔带着手下闯进了钱学森的家，向钱学森宣布了逮捕令。
钱学森被押送到美军特米那岛关押起来，受到非人的折磨，身体遭到极大摧残，15天里体重下降了14公斤。联邦调查局官员对钱学森进行审讯，试图在他身上强加罪名，但由于钱学森的严厉驳斥而一无所获。
赵忠尧、邓稼先等人乘坐的轮船到了日本横滨，驻扎在横滨的美国宪兵突然上船搜查，指控他们的学生罗时钧跟钱学森的案件有牵连，把二人和另外一个留学生带走。赵忠尧等人随后被关进东京的中野美军监狱。周恩来召集中科院副院长吴有训商议，联合189位科学家向美国政府发表了抗议书。（电视剧）“威尔森总统号”离开横滨后继续航行，把邓稼先等一百多位科学家送回了祖国。这年10月，邓稼先进入原子能研究所担任助理研究员，在彭桓武的领导下从事原子核理论研究。
