1959年6月，苏联单方面撕毁协议，拒绝援助我国研制原子弹；1960年7月，撤走了全部在华专家，带走了图纸和资料。

当周光召得知了苏联撕毁合同的消息后，他联名请缨：回国参战。1961年，32岁的周光召从苏联回国，立马带病工作，仔细检查了九次计算的结果，认为计算并没有问题，便开始着手推翻苏联数据的可靠性。经过连续多日的仔细研究，最后他巧用“最大功”原理，论证了苏联专家提供的数据“不可能”。这一论证说服了所有在座的专家，“拦路虎”终于被放倒，理论设计工作得以继续。

1964年10月15日，原子弹试爆前夜，一份急电从基地罗布泊发到北京，电文称突然发现一种材料中的杂质超过了原来的设计要求。于是，周光召所在的理论小组连夜组织运算，彻夜不眠，直至第二天上午，他将一份计算报告呈送到周恩来总理面前：“经计算，我国第一颗原子弹爆炸试验的失败率小于万分之一。”当天下午3时，中国第一颗原子弹爆炸成功，打破了“没有苏联专家，中国休想造出原子弹”的狂妄论断。传奇或许无法复制，精神将传承不息。周光召经常鼓励自己的学生：“放弃自己感兴趣和爱好的事业是一件很痛苦的事，但一个人对祖国所作出的牺牲和贡献，国家和人民是不会忘记的。”