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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。
看到张利军的爸爸生气走了，马朝阳和陆若文赶紧找好听的给张利军妈妈说。回到火车上，他们心情忐忑地向高占武汇报情况，高占武听后微笑着说，其实他们前脚走，后脚自己就去张利军家了，还把张利军晋升工程师的事情告诉了他父亲，他父亲很高兴。
张利军带领大家开垦的菜地很快就得到丰收，别的车间开始艳羡他们的菜地，纷纷去他们菜地收菜。孟主任心疼他们种的青菜，阻挡他们在自己车间的菜地收菜，两群人差点为这打起来，张利军及时赶到，劝说孟主任，菜地里的菜这么多大家一时也吃不完，再说其他车间的菜地很快也该收获了，不如乘人之美让大家都能记着他们车间的好。张利军的话让车间的同事们瞬间开了窍，纷纷对他鼓掌称赞。
张利军的车间为乔美娟办生日聚会，聚会上张利军袒露心声：虽然现在车间宿舍的条件非常辛苦，但是相信未来几年，这里会变成灯火通明的城市，所以一定要坚持下去，不能着眼于眼前，接着他问车间里还有谁想离开这里，桌子旁边坐着一个小姑娘终于认错，还开心的告诉张利军，看到他来车间自己就不想走了。趁着车间里的人都去聚会了，特务于正和开始一个人悄悄摸黑走出去启动电台，他诡秘的背影开始引起人的注意，很快基地传来了敌方电台的电波，司令员开始紧密部署下一步的抓捕行动，这次务必要将特务分子一网打尽。
上级领导开始为建造职工宿舍的问题开始讨论，他们一致决定缩小领导办公室的面积，多盖一些员工宿舍和配套设施。会议之后，两个领导就商量着把张利军调到他们车间来，他们觉得碰到一个知识水平高，还能够和工人们打成一片的年轻人很难得，愿意不惜一切代价把他留下来。
马朝阳来到车间后，看到张利军依然坚守在自己岗位上，还干得挺认真，自己非常开心。知道马朝阳陪着陆若文去陆家了，张利军开始有了情绪。向晴找了个理由给张利军和陆若文在一起的机会，三个年轻人说说笑笑，很快隔阂便消除了。车间举行拔河比赛，看到张利军带领的队伍很快要输了，车间里所有女同志赶紧给张利军加油鼓劲，向晴和陆若文看到她们在张利军身边张扬跋扈的劲，不禁吃醋了。
首长来车间里视察，听到厂里一星期只洗一次澡，不禁感叹条件太艰苦要是不排队就好了，听到这里，陆若文赶紧插嘴说，真的有不排队就进澡堂的，说着就只身闯入澡堂中，把赤裸着上身的张利军揪了出来。可怜的张利军瑟瑟发抖地站在首长面前，车间主任却朗朗笑着说，同事们都很喜欢他，主动愿意让他不排队享受福利。宿舍里，张利军向陆若文求婚，陆若文不想违背自己的诺言，想等到火箭上天了再谈恋爱。并且担心向晴也喜欢他，张利军看着她的眼睛，对她说自己心里只喜欢她再也装不下任何人。
张兰来信同意了马朝阳分手的想法，在信中她安慰马朝阳专心做研究，自己会在家里照顾好他的爸妈，还说马朝阳能把她当妹妹看是她的福分。