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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。
从丁部长那里要来了电子管后，张利军受邀到孙俪家吃饭，孙俪的妈妈非常看好张利军，一心想促成张利军和女儿的婚事，还邀请张利军的爸妈来家里做客。张利军回去之后告诉了自己爸妈，他向自己妈妈解释说自己和孙俪是纯洁的同事关系，还告诉父亲自己回去后要和陆若文完婚，张父听到张利军和陆若文的电话，知道儿子要去采买结婚用品，悄悄拿出一大叠积蓄给张利军，还让他有空去拜访陆若文的父母。
张利军去陆若文的家里拜望，陆父让张利军慎重考虑，由于他们家的背景已经不能为张利军锦上添花了，张利军觉得自己决定娶陆若文是经过深思熟虑的。让陆父放心自己今后一定会照顾好陆若文的。
马朝阳看到张兰不仅仅白天要去改造，照顾孩子还要做所有家务，心里很心疼她。在他的母亲提出自己想要一个轮椅的时候，马朝阳让他们父母以后为张兰分担做家务，不然自己就不帮他们买轮椅。马朝阳父母立刻答应了。张利军的妈妈私下去和孙俪的母亲聊天，听说孙俪不仅结过婚还有一个两岁多的女儿，心里还是有点不舒服，本来以为帮自己儿子找个未婚的大姑娘，没想到孙俪也离过婚还有个孩子。
孙俪在餐馆等张利军一起回大西北，看到张利军兴高采烈地拎着一大堆结婚的礼品回来，知道是张利军为陆若文准备的，心里瞬间很失落，她告诉张利军，领导已经准备让梁玉强当选军委领导人，现在651工程是重中之重，暗示张利军如果现在结婚会给自己惹来不少麻烦。看到张利军不以为然，依然沉浸在结婚喜庆中，孙俪已经知道张利军的选择了。
大梁上任之后首先找陆若文谈话，他想重新和陆若文复婚，陆若文冷笑他在做梦，大梁便威胁她，如果她嫁给张利军，自己一定会利用职务之便把张利军斗垮，说完还强迫陆若文和他发生关系。幸好乔美娟及时闯了进去，陆若文流着泪跑出去。
孙俪从北京回来后，特意找了机会叫来陆若文，她一直在姐姐向晴的日记本中见到陆若文的名字，自己想亲眼见见张利军的未婚妻，和陆若文聊了一会儿，孙俪终于释然了，明白了张利军为什么会选择陆若文并念念不忘了。
尔晴得到消息，厂里决定把她调到广播室当播音员，她兴奋地来大伯于厂长家致谢，于厂长完全不知道此事，立刻提醒她，等自己摸清情况后再去，省得梁玉强再给他挖坑。白天，张利军邀请了厂里人去自己家参加他和陆若文的婚礼，同事们听了都为张利军开心。
晚上，张利军的好朋友如约而到，齐聚一堂，新房里非常热闹。陆若文在另一间小屋里读到她父亲写给她的信，在信中，陆父祝福自己的女儿能够生活幸福，也非常喜欢张利军，他告诉陆若文真正的爱情不是攀附，不是负担，而是心系对方，勇于为对方所付出。陆若文含着眼泪读完了那封信，为了张利军的前途，为了她们热爱的火箭事业，她决定将自己的婚姻暂时搁置一边。于是陆若文走出屋子来到客厅，对着众人宣布，为了他们热爱的事业，为了国家火箭事业的强大兴旺，她和张利军不结婚了。