共29集
本剧通过“马兰的孩子们”重走当年路，勾连上世纪60年代初原子弹试验期间发生在马兰的故事。我国马兰核实验基地，原子弹实验进入到关键阶段。为了解除实验部队的后顾之忧，大批科技、保障人员的家属、儿女从全国不同城市进入马兰。初到基地的孩子们，对这里的一切都充满了好奇，他们在学习、生活、玩耍、游戏中渐渐感受着大人们的艰难困苦，以童真童趣对遇到的各类人或事进行着诠释，演绎了一个个令人忍俊不禁、感人至深的故事。直到1964年10月16日原子弹爆炸成功，他们才知道自己的父辈们是在何等艰苦的条件和恶劣的环境中，实现了中国的第一个强国梦——中国梦。重走当年路，如今已是花甲之年的“马兰的孩子们”感慨万千。
部队安顿下后，徐远征的警卫员发现，何玉山和徐远征从不主动说话，便找到何玉山的警卫员打探究竟。何玉山的警卫员告诉他，两个人曾经为了抗美援朝中的一场战斗产生了芥蒂，当时何玉山负责后勤弹药补给，在一场战斗中，徐远征判断他的团是敌人主攻方向，要求何玉山将弹药都给他们那个团，但实际上敌人只是佯攻，真正的主攻方向是何玉山同乡郭玉柱那个团，最终，郭玉柱团长因为缺乏弹药而牺牲，也因此两个人结下了梁子。
在这样艰苦的条件下，部队的战士们都想知道他们执行的是什么任务，徐远征也一样。张司令召集部队中层干部开会，告诉大家国家要研制原子弹的消息后，徐远征非常高兴，第一时间回到部队告诉了战士们这一神圣使命。
部队大院内，何玉山的邻居项怀瑾和李一婵是国外留学回来的科研人员，他们也分别接到了秘密使命，李一婵已经怀孕，但为国献身的使命感让她接受了这项任务。上级要求他们任务情况要对对方保密。两个人只得互相找了个借口，把唯一的女儿丽萨托付给林洁玉。不久之后，林玉洁也生下了一个女儿，自己即将面对的是独自抚养家里这四个孩子。
何玉山被任命为实验基地保障部部长，徐远征被任命为工兵团团长。实验基地随即动工。在一次打靶试验中，炮弹没有响，战士刘梦天上前查看，不小心触碰了炮弹引信，刘梦天壮烈牺牲。张司令让何玉山和徐远征反省三天。经过三天的反省，何玉山找到张司令，认为基地保障责任重大，自己实在干不好，想打退堂鼓。张司令却当着他的面将战士们叫到一块，一起许下了驻扎马兰的誓言。
林儒丫来到徐远征原部队打听徐远征下落，但原部队也不知道徐远征去了哪里，情急之下的儒丫晕倒，被战士小曾送到了医院。小曾送醒来的儒丫回家，林母对小曾非常热情，但就是查户口的行为让小曾不自在，坐了一会儿就告辞了。林濡丫知道母亲这样做是让她忘了徐远征，重新找个靠谱的男人。
深夜，徐远征和战士们围坐在一起，和他们讲自己和儒丫相识相爱的过程，年轻的战士们听到后都对他羡慕不已。可是，只有他自己知道，自己的不告而别对妻子多大的亏欠，妻子还会原谅他吗？