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上世纪六十年代，在“黑云压城城欲摧”的国际形势下，毛主席一声号令：好人好马上三线！ 军人后代张力军、农民的儿子马朝阳、“资本家千金”陆若文和留苏归来的向晴等这些充满斗志和激情的年轻人，来到了大西南的崇山峻岭，用生命和青春实践自己的理想同时，又演绎着牵肠挂肚的爱情角逐。一口京腔的大工匠刘连柱因为爱徒梁玉强喜欢上陆若文，竟要断了师徒关系。直到梁玉强在发射基地因排除故障而牺牲，刘连柱都不肯原谅。但谁也不敢相信，害了他爱徒陆若文居然能请他再次出山，为远程火箭试飞成功一显身手。一生梦想当将军的张力军不幸英年早逝，临终，司令员才发现这个一身毛病的小子却有很多不为人知的贡献。马朝阳出席了全国科技大会，火箭伺服系统的研发成果获得最高奖项，在张力军的坟头，闪光的奖章证明了他生命的意义和价值。
大梁看到陆若文和张利军有了嫌隙，便开始趁机向陆若文示好，还送糖给她吃。向晴经常抽空去医院看望张利军，依然和他大大咧咧的聊天，张利军想知道陆若文的近况，向晴故意不告诉他，又向他坦诚自己的心意，张利军明确告诉她：陆若文不结婚，他就绝不会谈恋爱。再次被张利军拒绝，向晴心里很不受用。
在大西北的发射基地，所有的研究人员都在紧张地观看DF2的试飞，没想到这次试飞却以失败告终，陆若文怔怔地站在那里，全然没有顾及到自己的安全，大梁奋不顾身地扑过去，用自己的身体保护了她。陆若文非常感动。在随后的总结会议上，高占武对这次的试飞失败非常失望，他狠狠批评了基地的工作人员，批评他们把心思没有完全用在工作上，还让向晴他们做彻底深刻的反省。
宿舍里，向晴看到陆若文一个人在抹眼泪，便安慰她，高占武并不是在针对她的，还告诉陆若文，以后自己也不再考虑谈恋爱的事情了。陆若文去看望受伤的大梁，大梁故意向她透露，他知道向晴是司令员的女儿，还知道陆若文之所以会分心，完全是因为担心她和张利军的结合会伤害向晴，向晴总是高调向张利军示爱，陆若文也知道张利军是爱她的，却因为向晴帮过她，所以现在左右为难。陆若文对大梁透彻的分析很惊讶，觉得大梁很懂自己。
叶萱回到家，高占武对她乱牵红线很生气，他义正言辞地告诉叶萱，以后再参与基地年轻人的情感问题，就让她离开这里。看到高占武彻底动怒了，叶萱向他保证以后自己不再乱牵线了。第三车间所有参与设计的人员开始人心惶惶，在调查结果没有出来之前，所有人都害怕失误出在自己身上。马朝阳向张利军诉苦，导弹的失败让他忐忑不安。张利军却依然潇洒地劝他像个爷们，如果确实是他的责任，努力承担便是。
试飞失败的结果出来了，原来是导弹的稳定控制系统出现了问题，第三车间的研究人员全体松了一口气。叶萱看张利军来了，便问张利军情感的小天平现在是向谁倾斜，张利军违心地说没人。叶萱便提醒他，这次可就鸡飞蛋打了，于是特意带张利军去职工餐厅看究竟。正是中午吃饭的时候，梁玉强竟然主动帮助陆若文打饭，张利军有点懵，径直走过去想打探清楚，陆若文没有理他直接走了，马朝阳却向张利军打包票，陆若文心里最爱的依然是他张利军。
陆若文问向晴对大梁的看法，还说她觉得自己和梁玉强挺合适的，因为两个人从来不吵不闹，也没有发生过矛盾，向晴听了很高兴，以为自己终于有机会了，于是赶紧跑医院去找张利军，张利军有意和她保持距离，还让向晴学矜持点。向晴听到张利军说，以后研究院和军工厂就合并在一起了，不禁开心地一把抱住了他，说终于可以天天见面了。