1958年，邓稼先受命担任核武器研究院理论部主任，执行秘密研制原子弹的任务。从此以后，他从人们的视线中、从家庭生活中消失了。邓稼先与先后调入研究院的王淦昌、彭桓武、郭永怀等科学家，在原苏联撤走专家、国内没有任何理论借鉴和技术资料的困境下，经过反复计算和论证，完成了原子弹的总体设计方案和研制计划。1964年10月16日，中国在西部地区成功地爆炸了第一颗原子弹，向全世界宣告了中国的军事科技实力。紧接着，邓稼先又组织领导了氢弹的理论设计和试验，于1967年6月17日成功地爆炸了第一颗氢弹，再一次震惊了世界。1979年，一次意外事故，邓稼先受到极其严重的核辐射伤害，此后他的身体状况急转直下。1986年7月29日，中国“两弹元勋”邓稼先在北京逝世，终年62岁 。