赵忠尧等人则是在被关押了47天后放出，后又经过多次曲折，终于在11月28日回到祖国。
朝鲜战局急转直下，美国把侵略的战火烧到了鸭绿江边，毛泽东决定出兵朝鲜，组成志愿军，由彭德怀任司令员。毛岸英也报名参加志愿军。
在加州理工学院院方和同事们的争取下，钱学森被保释出来。但美国政府还是不肯放过钱学森，一面发布驱逐令，一面又将他软禁。
11月5日，抗美援朝的第一次战役结束，歼敌1.55万余人。把敌人从鸭绿江边赶到清川江以南，粉碎了麦克阿瑟妄图于11月23日“感恩节”以前吞并朝鲜、结束战争的计划。毛泽东喜不自胜。
11月15日，钱学森被带到洛杉矶移民局接受审问。钱学森把这场审问变成了对美国政府迫害的控诉，对祖国无比热爱的告白。古尔丘不仅没有找到陷害钱学森的证据，反而被钱学森说得狼狈不堪。到最后，也无法对钱学森定罪，只得继续软禁他。
11月25日，美军轰炸志愿军司令部，毛岸英不幸牺牲。周恩来得知此消息后，不忍将此消息告知主席。
第三集
毛泽东接到消息后，悲痛欲绝，但是作为主席必须要身先士卒。后来，彭德怀要求把毛岸英的遗体运回国安葬，毛泽东说，岸英是响应党中央的号召，为保家卫国而死的，就把他安葬在朝鲜的国土上，让他显示中朝人民的友谊，让中朝人民的友谊万古常青。于是，毛岸英烈士就永远留在了朝鲜。
就在这时，美国将原子弹运到停泊在朝鲜半岛的航空母舰上，进行了核模拟袭击。11月30日，杜鲁门在记者招待会上宣称，将采用包括原子弹在内的一切必要措施来应付目前的军事局势。
美军在朝鲜战争上不断失利，美国总统杜鲁门叫嚣：美国已经在考虑同朝鲜战争相联系的使用原子弹问题！面对美国的威胁，毛泽东一笑置之。
中科院近代物理所在钱三强的努力下，汇集了大批优秀人才，日后为原子弹、氢弹研制作出重要贡献的王淦昌、黄祖洽、于敏等都到物理所工作。赵忠尧回国后，也进入物理所，他将从美国带回的器材和零部件都交给物理所，主持建立了中国第一个核物理实验室。青春洋溢的邓稼先在老一辈物理学家的指导下，潜心钻研，勤奋努力，为填补原子能研究的空白做出了开创性的工作。
1953年3月，美国终于坐到板门店的谈判席上，跟中朝两国签订停战协议，但同时，艾森豪威尔却扬言如谈判不成，将使用核武器进行打击。美军把载有核弹头的导弹运到日本的冲绳岛，一时间，核战争的阴云笼罩在中国人民头上。在疯狂的核威胁和核讹诈面前，毛泽东和周恩来等领导人开始考虑研制自己的原子弹。
朝鲜停战协议签字之后不久，刘思齐得知毛岸英牺牲，悲痛万分。
在蒋英和亲朋好友的关怀劝慰下，含冤忍怒的钱学森很快用坚强的意志战胜了自己，他安下心来，开始埋头著书。《工程控制论》与《物理力学讲义》是钱学森在工程控制论和物理力学两个领域做出的开创性的研究成果，也是他与蒋英生死相依的笃爱深情的结晶。这期间，联邦调查局的特务还常来监视、骚扰，蒋英在浴室里摆了一张沙发椅，让钱学森在浴室里工作，自己则守在门外，看书、听音乐，充当钱学森的“保镖”。特务总是在蒋英面前碰了一鼻子灰后，败兴而去。
9月底，赫鲁晓夫到北京参加国庆5周年庆典，毛泽东问他，能否在制造核武器方面给中国以帮助。赫鲁晓夫很是惊讶，说只要苏联有了核武器就行了，不必我们大家都来搞它。毛泽东意识到靠别人是靠不住的，发展核力量必须依靠自力更生。此时，我国在广西发现了铀矿资源，毛泽东用手掂量着铀矿石，深沉地说：这是决定命运的！好好干吧！
《五星红旗迎风飘扬》分集介绍：第4集
1955年1月15日，毛泽东主持中共中央书记处扩大会议，周恩来请钱三强、李四光到中南海给毛泽东和书记处的领导讲解原子能的有关知识，钱三强带了一块铀矿石当场演示。毛泽东鼓舞大家，表示现在时机成熟，并且有苏联的援助以及丰厚的资源，只要重点对待，即便只依靠我们自己也能创造奇迹。毛泽东还跟钱三强讨论了原子的构成，提出了物质无限可分的哲学观点。这次会议作出决定，建设原子能工业，发展战略武器。
1月18日，张爱萍指挥解放军解放大陈岛在内的所有浙江沿海岛屿。美国会参议院紧急通过《美台共同防御条约》，提出例如“台湾海峡安全受到威胁”，他们有权使用原子弹。美国的核讹诈政策变成了“法律依据”。美国总统艾森豪威尔与刚从台湾访问归来的国务卿杜勒斯进行单独密谈，艾森豪威尔随即在电视讲话中宣称，核武器不仅是战略武器，也可以用于战术目的。言外之意，要对红色中国进行一场核战争。毛泽东对此的回答是：发展我们自己的原子弹。
1月28日，毛泽东接见芬兰首任驻华大使，发表了题为《原子弹吓不倒中国人民》的谈话。
亚非会议即将在万隆召开，周恩来总理决定亲自出席会议。台湾蒋介石集团得知此情报再次预谋暗杀周恩来总理。
周恩来决定租用印度克什米尔公主号飞机参加万隆会议，与此同时台湾保密局也展开了暗杀周恩来总理的行动。
意气风发的邓稼先在老一辈物理学家的指导下，潜心钻研，勤奋努力，为填补原子能研究的空白做出了开创性的工作。1952年，他被提升为副研究员，时年28岁。此时，他喜欢上了在医学院读书的许德珩的长女许鹿希。一年后，许鹿希大学毕业，留校当老师，并与邓稼先结婚。婚后，两人度过了五年宁静的幸福生活。
《五星红旗迎风飘扬》分集剧情介绍：第5集
周恩来总理冲破种种阻挠，粉碎了蒋介石集团阴谋暗杀他的计划，不顾安危毅然参加了亚非会议，与会期间发表了重要讲话，赢得了各国与会代表的强烈欢迎，打开了新中国外交的新局面。
钱学森度日如年，冥思苦想早日回国的办法。6月14日，蒋英给他带回了一张华侨办的报纸，上面有人大副委员长陈叔通的消息。陈叔通是钱学森父亲的老师，又是杭州同乡，钱学森灵机一动，有了主意。第二天，钱学森和蒋英带着孩子外出，巧妙地摆脱了特务盯梢，迅速溜进一家咖啡馆。蒋英边喝咖啡边逗孩子玩，一边机警地留意着窗外，钱学森迅速在香烟纸上写了封给陈叔通的短信：“我提笔写这便条，万感千念，对祖国、对亲友相思之甚，寸阴若岁……恳请祖国助我还乡，帮我结束客居海外生涯，还我报国之夙愿。切切。”特务跟踪而来，钱学森故意缠住特务，让蒋英把香烟纸条夹在寄给妹妹的书信中，投进了咖啡馆旁边的邮筒。
