Евгений Евтушенко, Лариса Кадочникова, Альберт Филозов, Елена Финогеева, Кирилл Арбузов, В. Александров, Георгий Бурков, Ион Унгуряну, Владимир Седов, Владимир Эренберг
Из Петербурга приходит телеграмма, извещающая, что Игнатий погиб. Раздавленный горем Циолковский несколько суток пребывает в забытье. Едва приходит в себя — в доме появляются полицейские, чтобы арестовать дочь Любу за связь с революционерами. Варвара Евграфовна умоляет мужа сходить вместе с ней в церковь на пасхальное богослужение. Но и во время службы Циолковский продолжает мысленно вести расчёты. Сбежав из церкви, он спешит к Панину, чтобы поделиться очередной идеей.
Сергей Иванович просит друга освободиться от прожектов, к которым Циолковский «прикован, как раб к галере». Константин Эдуардович, стремясь доказать жизнеспособность своих планов, устраивает для Панина демонстрационный полёт крошечного летательного аппарата. Тот действительно взмывает в воздух, однако эксперимент заканчивается возгоранием повозки, едущей по городу. Циолковского задерживает полиция.
Основное действие заканчивается в 1903 году. Далее создатели фильма фрагментарно повествуют о важнейших вехах в жизни Циолковского, упоминая, что его книги станут библиографической редкостью, а формула, которую он записывает, будет носить его имя. Учёный ещё не знает, что ему предстоит пережить сына Ивана и дочь Анну.
Как вспоминал Евгений Евтушенко, во время работы над фильмом он стремился оживить образ Циолковского, сделать его более земным. По предложению поэта были сняты сцены, где учёный играет в карты и навещает женщину лёгкого поведения. Однако Кулиш отказался от этих эпизодов, заметив, что в такой трактовке образа Циолковского есть «что-то чапаевское».
К работе над картиной был привлечён артист цирка Амаяк Акопян, которому режиссёр предложил поставить несколько трюков. Один из них был связан с созданием примитивного электромагнитного поля, другой — с полётом чёрта на тряпичном шаре. Кроме того, иллюзионист сыграл в фильме роль француза Жоржа, ездившего на «Фиате» 1900 года выпуска. Раритетный клубный автомобиль был доставлен для съёмок (они проходили в Калуге) из Прибалтики.