故事要从1938年讲起。华罗庚在世界数学中心——英国剑桥大学访问。这个来自东方的年轻人只有初中学历，但他在华林—哥德巴赫问题上做出的研究成果，尤其是他对高斯提出的三角和估计问题的解答，在当时的数学界引起了强烈的反响。
为了纪念取得的成绩，华罗庚把二儿子的名字改成了华陵（林）。他的心中开始有了一本专著《堆垒素数论》的腹稿，并计划第二年应苏联科学院邀请访苏，与数学研究所所长维诺格拉多夫进一步讨论改进韦尔和估计这一根本问题。
彼时，万里之外的中国爆发全面抗战，华罗庚毅然选择回到灾难深重的祖国与同胞共赴国难。这是华罗庚的第一次回国选择。1938年秋，华罗庚历尽旅途艰难，来到了抗战烽火中的西南联大。究竟应以何种名义聘请华罗庚，一时成为西南联大当局相当棘手的一件事。
按照当时教育部规定，正教授必须由助教、讲师、副教授一级一级提升而来。曾任西南联大理学院院长的叶企孙力排众议说道：“清华出了个华罗庚是好事，不要被资格所限定！”最终仅持有初中文凭、学术研究居于世界前列的华罗庚被破格提任西南联大数学系正教授。
在西南联大，华罗庚面临的是极度艰难的战时环境。日本飞机开始空袭昆明后，华罗庚一家开始了“跑警报”的日子。在疲劳轰炸下，生与死仅在咫尺之间。战争中的华罗庚有比常人更困难的地方，那就是他的一条腿是残疾的。
即使在如此艰难的条件下，华罗庚埋头读书，苦心钻研，开始了他人生中最重要的一部著作《堆垒素数论》的写作。这是继他当年在哈代门下研究华林—哥德巴赫猜想之后，在数论方面的又一个全新突破。
一天，日本飞机扔下的炸弹把华罗庚家炸毁了，幸好华罗庚当时在防空洞。但是防空洞也被震塌了，把华罗庚埋了大半截。经过两三个小时的救援，华罗庚终于被救出来了。华罗庚的眼镜没了，大褂也扯掉了后半截，耳朵震出了血，一段时间里失聪了。经此“活埋”，险些丧生。
抗战期间，他用数论当中的默比乌斯函数破解了日军的密码，用数学为抗战做出了贡献。抗战胜利后，西南联大三校复员。1946年9月，华罗庚从黄浦江畔登上了“美格将军”号邮轮，前往美国访问，他任教于美国普林斯顿大学，继续从事着数学领域的研究。