建国初期，只懂科研不懂生活的“傻子”物理学家王怀民留苏归国后不久，妻子就 因难产而亡，妇科医生杨佳蓉主动承担起照顾新生儿的责任。1958年二机部九所成立后，王怀民与科学家彭雄飞、黄凯华等人加入九所开始了原子弹研发工作。他们在研发过程中渡过了研发条件艰苦、自然灾害、中苏关系破裂等重重危机。同时，军人陶志纲带领着军队在罗布泊无人区中建立起试验基地。解决了设计方案、浓缩铀提炼等难题后，科学家们自主研发的原子弹终在1964年成功引爆。可是王怀民却因为长年艰苦工作和核辐射患上癌症，在生命的最后，王怀民终于明白生活的真谛，与杨佳蓉结为夫妻。

本片主要讲述了演员孙海英的艺术人生。和许多人一样从最初的跑龙套、拍电影、演话剧到后来《激情燃烧的岁月》的一夜成名，孙海英的演艺生涯是曲折的，他也曾失落过、茫然过，也曾一度成为娱乐媒体所关注的对象，然而在这个过程中孙海英始终坚持着自己的追求并尝试不断的改变自己、充实自己，最终获得成功。

故事发生在七十年代初期我国沿海某军事要塞，这是一个由几十个大小岛屿组成的军事重地。主人公石林，石光荣的大儿子，要塞最偏远的海岛上一名普通的炮兵。岛上单调的生活令石林整日没精打彩，牢骚满腹。一天，石林跑到海边喝醉酒不小心摔伤了，被送进卫生队。在那里石林结识了才华横溢但神情忧郁的左太行，这是一个的走资派的儿子，被下放到无人岛上种海带，非人的生活已将这个天之骄子折磨的几近精神崩溃的边缘。

一九四九年，中国人民解放军第一野战军进军西北重镇甘肃天水，英雄团长耿震山在奉命阻击　上级命令耿震山限期修通铁路，否则将最严厉的处罚他。军令如山，耿震山为保证完成任务，立下生死军令状。他的部下用枪指着技术专家姬心丹的脑袋，为能得到他的亲自指导。 　　耿震山年迈的父亲从东北老家来到部队探亲，希望多年在外征战的儿子能再成个家，给耿家留个后代。一向孝顺的耿震山却为此犯了愁，因为耿震山在多年的征战中和妻子儿子失去了联系，自己战场上负过伤，已经丧失了生育能力，他怕老人家知道了会伤心受不了，又不愿意随随便便结婚耽误了人家的闺女。为了让父亲安心，耿震山就从外边把一个叫“五六”的流浪孤儿捡了回来，冒充说是自己的亲生儿子，还给孩子起了个名字叫|“耿西北”，看着眼前这么一个大孙子，老父亲满意得合不拢嘴。自从进了耿家，小“五六”第一次感受到来自亲人的关怀和温暖，他非常感动，真的把耿震山当成了自己的父亲来追随。特殊的经历，使他们二人相处的比亲父子还要亲。 　　在被迫修筑铁路的过程中，姬心丹偶然发现了自己失散多年的女儿书光，她曾经女扮男装，和耿西北一起流浪过。曾经患难的经历，让耿西北和书光相爱，结婚，从此耿、姬两家三代人开始了不得共同的经历：建设西部铁路。 　　耿西北和书光在近五十年的生活中，因为甘肃的铁路，因为新疆的铁路，因为青藏的铁路的三上三下，因为儿子青藏、女儿铁路、小儿子蓝天，因为他们之间感情的离离合合，展示了一幅从革命军人到西部建设者的壮美崇高、悲凉伟大的生活画卷。