電影《我和我的祖國》講述了「相遇」的故事，從事原子彈研發的高遠一家帶著未婚妻方敏離開，這部電影是根據現實改編的，在那一代的科研工作者中，有許多這樣的故事，一旦他們進入沙漠，他們將與世界隔絕半生，只剩下無盡的等待，但這就像方敏在電影中提到的「愛是需要等待的，我堅信，他會回來的！只是這個等待太久太久。」
許鹿希女士是中國「兩彈元勳」鄧稼先先生的情人，鄧稼先進入西北戈壁秘密研製原子彈，來，他人間蒸發，但當他離開時，他的妻子留下了諾言，並花了將近的時間期待他回家，然而只來了六個字，這對戀人剛剛聚在一起，看到了彼此……
一、等待愛情
鄧稼先，中國科學院院士，著名核物理學家，中國核武器研發和奠基者的先驅，為青春和中國核研究貢獻了自己的青春和他的愛人許鹿希女士是我國著名的學者，也是一個等待丈夫的女人。
許鹿希於出生於上海，她的父親許德珩是九三學社創始人，她的母親勞君展曾經是居裡夫人中唯一的女學生和許德珩和鄧稼先是鄧稼先的好友。4歲時，他就有了一顆在學習期間拳拳報國的心，後來，當戰爭緊張時，他轉向昆明西南聯大。
從中國聯合大學畢業後，鄧稼先轉到北京大學物理系做助教，在這裡，他又見到了在北京大學讀書的許鹿希，現在長大是一個成年人，a青年才俊是北京大學的一個天才女孩，他們_很_快_就_有_了_愛_的_火花_ ，_但由於時代背景，他們的愛情之路從一開始就充滿曲折。
那時候，是一個戰爭時期，和大多數熱血青年一樣，鄧稼先對整天在三尺講臺上擔任助教並不滿意，作為一個受過高等教育的知識分子，他希望通過科學來拯救國家，他去美國學習物理相關學科，解放前夕，他毅然決定去異國他鄉，從此只留下一句「將來國家建設需要人才，我學成後一定回來！」，只剩下無盡的等待為愛情萌芽。
二、幸福總是短暫的
他努力學習美國普渡大學，他學習刻苦認真，學習刻苦，探索更多，所以他只用了一年左右就拿到了博士學位，那一年，他26歲，在獲得博士學位9天之後，他毅然選擇了回國，離開了美國有著良好的科研和生活條件，戰後走向了被摧毀的祖國的懷抱，他再次回到家鄉，開始投身於中國現代物理研究，開創了核物理理論研究的新局面。
同時，許鹿希畢業於北京大學醫學部，投身醫學事業，兩人結婚，正式結婚，但這僅僅是個開始，對他們來說，要想永遠在一起，還有很長的路要走。愛情之初，總是甜蜜的，但在未來，難免會有辛酸。
兩個人在結婚後期間，沉浸在婚禮的甜蜜之中。他們一起去頤和園看菊花展，但由於工作原因，展覽室早已關閉，但是鄧稼先知道他妻子喜歡菊花，所以他和員工相處得很艱難，最後，鄧稼先很親切，許鹿希打算去看菊花展，然而在嘗盡之後的日子裡，一對天生麗質的人卻很難相處。
秋，錢三強等人找到了鄧稼先，問他是否願意參與原子彈的研究，自然鄧稼先懷著報效國家的雄心義無反顧，34歲時，他被任命為中國的主要攻擊專家，研製第一顆原子彈，他把年幼的孩子和年邁的父母留給了28歲的妻子。
三、漫長的等待
接到上級通知的當晚，夫妻倆躺在床上，鄧稼先保持沉默，許鹿希知道丈夫很擔心。那天晚上，兩個無眠和太陽正要爬上去，然後鄧稼先開始對他的妻子說：「希希，我要調動工作了」，沒有說要做什麼或去哪裡，即使連也不能留下通信地址，「如果我在這項事業中遭遇不測……」「別說了，你放心去，家裡有我，你要照顧好自己」。在天亮之後，他們在一起拍了一張全家福的照片，從那以後，鄧稼先從世界消失了，他人間蒸發也消失了。
原來每天固定時間上班的鄧卻成天不見了，鄰居們想知道他是不是被提拔為高官，拋棄了妻兒；孩子們總是問父親他去了哪裡，但答案只有「他去遠方出差了，快回來了」，但孩子們並不愚蠢，他可以一天等兩天，一年或兩年，但直到他們成年，他們不能等待他們的父親回來。
中國的第一顆原子彈成功爆炸。似乎許鹿希似乎已經猜到了她丈夫在做什麼，她看到了希望，他很快就會回來，但事實上卻不是這樣，他沒有回來，中國的第一顆氫彈爆炸了成功，所以他應該回來了。然而令許鹿希失望的是，一切遠未結束，她為剛剛開始工作了一整天，除了照顧家人，她還投入了大量精力在人體解剖學和神經解剖學的教學和研究上，多年來，她在醫學上的各個領域發表了幾十篇論文，她是她專業領域最優秀的人之一。
四、下輩子我們還會相愛的
隨著時間的流逝，時光太長了，後，鄧稼先回來了，但他不再是那個年輕人了，由於核輻射，他回家時身體很虛弱。核輻射的起因來自20世紀代末的一次實驗性事故，一次事故發生在一架飛機投下了一枚氫彈，降落傘沒有在規定高度打開，導致核彈從高空直接墜落地面，然而他知道他必須在沙漠中中找到，核彈頭中的鈽239輻射可以殺死沙漠中。在找到氫彈的那一刻，為了第一時間確定局勢是否可控，他徒手撿起了核彈的碎片，這改變了他此後的生活。
在鄧稼先終於回到了北京，他和許鹿希在醫院的病房裡又見面了，那時英俊強壯的男孩現在已經變成一個頭髮垂死的老人花白，核輻射使他迅速衰老，嚴重縮短了他的壽命。經過的等待，這是一次告別。
鄧稼先在病房被授予「全國勞動模範」稱號。12天後，鄧稼先去世，享年62歲，臨走前，他躺在妻子懷裡，打開對她說說「希希，苦了你了」，然後，鄧稼先先生永遠閉上了眼睛，對於許鹿希，這句話就夠了，他們的愛情之火永遠不會熄滅。
在鄧稼先先生去世後，許鹿希女士選擇住在老房子他們曾經一起住過的地方，房子建於上世紀代，70多年過去了，住這樣的房子很難，然而許鹿希女士從未離開過這裡，她在這個房間裡守護著他們的愛，她在等有一天，鄧可以推門進入對她說「希希，我回來了」。