1965年春节前夕，沈阳机械二厂的工人为即将到来的十周年厂庆练习合唱，食堂马大娟不满郝大丽的丈夫宋明飞当上技术部主任，自己丈夫苏林没当上在排练中捣乱，郝大丽拿刀子嘴的大娟没办法。厂庆在《歌唱祖国》高亢的歌声中落幕，童厂长讲话带来了震惊的消息，为支援三线建设全厂将有一大半的职工开往祖国的大西南――西川建厂，全厂职工从很惊讶到为报效祖国的热情所点燃，争相报名。宋明飞激动的告诉大丽已经把两人名字都报上了，大丽吃惊转而怒怨明飞先斩后奏，气愤离场。大丽考虑到年迈的母亲坚决不同意去西川，从未红过脸的夫妻为此事吵翻了天，明飞还动手打了大丽。体弱多病的苏林替补大丽成为去西川的人选，大娟原本高兴的心情立刻被气愤填满，年三十打到了大丽家，饭桌掀翻，大丽妈心脏病发住进了医院。去往三线的日子到了，大丽默默的为明飞收拾行礼，不舍之情溢于言表，两个孩子也大哭不让爸爸走。大娟不满的跟着苏林登上了去往西川的专列。医院里大丽妈逼大丽去追明飞，告诉她有丈夫的地方那才是家。大丽泪别母亲追赶明飞，在列车要开的一刹那一家人欣喜团聚，上演了追车好戏。
大丽上车后不久就生病，人也烧得迷迷糊糊，明飞悉心照顾。大娟不停的报怨大丽，如果她同意去西川自己一家就不用跋山涉水，苏林拿大娟一点办法也没有。火车停在四川境内的西坝，卫东随大丽、明飞下车透气，拥东单独留在车厢里，被窗外棉花糖吸引。火车要开了，大丽和明飞找不到卫东，十分焦急，众人又是协调晚开车，又是撒开网找，终于，大娟在墙角找到了捉蝈蝈的卫东。大丽痛打卫东，上了火车也在心疼的数落卫东。突然，她发现拥东不在座位上，刚找到卫东又丢失拥东的大丽犹如天崩地，疯了似的满火车找，火车无法停下，大丽在哭天喊地中昏了过去。火车渐行渐远，大丽和拥东的距离也越来越远。明飞公务缠身，无法自己去找，只能让厂秘书陈昊带人去找，这让大丽对明飞很失望。经过了一路的颠簸，众人终于来到了基本上属于一片荒芜的深山工厂--820厂，这个番号在今后的几十年深深的影响着几代人。大娟对这个环境充满抵触，但热心肠的她还是主动去看望大丽，一看到大丽住的条件比她好不禁又心生嫉妒。大丽偷跑下山，被外出进料的雷建彬阴差阳错遇到，带回了厂。明飞心疼大丽，一边努力安慰，一边忙着新任务，心力交瘁。西川天潮，当地人靠吃辣椒缓解，雷建彬和宋明飞一文一武因为吃辣椒惺惺相惜。陈昊没找到拥东，大丽希望破灭，趁明飞上班跑到长途汽车站，明飞急忙丢下工作，临行前嘱咐雷建彬务必把钢架固定好。
陈昊开车陪明飞找大丽，心里很不高兴，觉得自己大材小用。明飞在候车室找到了睡梦中都在喊着拥东的大丽，心疼的向她承诺回厂一定向领导请假，跟她一起找拥东。大丽一大早满心欢喜的又洗又涮，中午做了红烧肉，谁知没有等到请假归来的明飞，等来的却是他的死讯。双重打击下的大丽没有哭，她已经麻木了，默默的给明飞操办着身后事。大丽收拾行礼打算离开这，面对明飞的骨灰，大丽终于忍不住崩溃了，失声痛哭，泪水犹如决堤，这个伤心的地方大丽一分钟也不想再待。雷建彬拦下要走的大丽和卫东，告诉她宋主任是为救自己而死，自责一直折磨着这个硬汉，他希望大丽打他，骂他，大丽哭着扔下木棍踉跄回屋，留下一脸忏悔的雷建彬，小卫东也对雷建彬弃满了仇恨。追悼会后，雷建彬把照顾大丽和卫东当成了以后生活的目标，但大丽不想再见这个人。陈昊狐假虎威的念雷建彬撤职处份引起工人反感。宋明飞死后，u-371任务只能交给体弱多病的苏林。大丽向童厂长申请调回沈阳，希望把在西川丢儿子、丈夫去世的错误结束，童厂长无奈只好同意她先回沈阳。技术上的差距使得苏林再努力也没设计成功，工人因为知道无法设计出产品而军心涣散。
苏林日夜工作终于累倒住进了医院，大娟以为苏林死了号啕大哭，引起乌龙。童厂长暂调不来技术人员，恳求大丽留下，而大丽心意已决一心只求离开。雷建彬来找大丽被拒之门外，他一翻发自肺腑的话引来了大丽的痛哭。但这也让她回想起了明飞生前对这个项目的激情和努力。冥冥之中仿佛上天安排，临行前厂里车子坏了，看着众人努力的为她推车和过往明飞的种种，大丽决定留下完成这个项目再走。大丽在车间的出现引起了众厂工的欢呼，大家又重拾信心。大娟佩服大丽的坚强但也忍不住唠叨大丽出尔反尔，要走又不走，但食堂打饭还是给她打得满满的。有了完成丈夫遗愿的信念，大丽废寝忘食，和苏林一起终于设计生产出了第一个合格的产品，大家都开心不已。深夜，苏林在抄数据，累得坚持不住睡着了，大娟心疼帮他抄了一点。厂里送去的第一批样品全部不合格，大丽很自责。雷建彬看到大丽的焦虑、吃不下饭很关心，大丽表示想清楚了不再怪他，雷建彬很激动!苏林在家排查不出原因抽烟被大娟唠叨，两人言语争执中，苏林突然发现有一组数据抄反了，大娟紧张矢口否认与自己有关。大丽和苏林怕别有用心份子故意搞破坏请童厂长调查此事，童厂长笑称只是抄错数了没事。陈昊此时上纲上线，保证一定抓到这个坏人。陈昊借此事大显威风让全厂职工每人都写一份工作汇报交给自己。大娟担心被认作敌特，又不敢向苏林说明，整天心神不宁，洗澡穿错鞋，问啥不知道，向雷建彬寻问敌特会判几年而被雷取笑。
陈昊发现端倪，把大娟带到厂保卫科，大娟刚开始态度强硬，希望能挺过去，在陈昊的一番威吓下，大娟哭着承认不是故意抄错的，大丽主动把责任拦下，大娟打心眼里感谢大丽。陈昊争辩希望厂里能严肃处理，厂长语重心长教育陈昊希望他把心思多放在工作上，并把有人写的检举信给他看，陈昊心里很不服气。经过大丽的不懈努力，u-371不仅设计成功还得到了优化，大丽激动的哭了起来。820厂步入正轨，大丽因此被评为“劳模”也被众厂工评为“第一代厂花”。雷建彬一直悄悄的在工作和生活上给予大丽支持，大丽的心也被默默的融化。又是大年三十，雷建彬和大丽的一番长谈彻底消除了间隙。工人们吃过饭又都不自觉的回到岗位工作，整个车间热火朝天，后厨也不甘势弱，包着薄皮大陷的饺子。新年的钟声敲响，窗外炮竹声声，一曲《歌唱祖国》让整个车间热闹非凡，整个820厂度过了一个革命化的春节。文化大革命以燎原之势在全国漫延，沈阳受到了影响，陈昊也想跟上形式，被童厂长按下，要他先搞生产。大丽觉得自己完成了使命，想悄悄回沈阳，大娟帮着收拾东西，两人惜别。雷建彬听说大丽走了，慌忙来找童厂长，童厂长下令一定要追回大丽。
大娟拿了一堆好吃的到厂长办公室，本想拍马屁要大丽的房子，没想到大丽回来了，大娟气得把吃的又全拿走了。大丽知道一时回不了沈阳，悲痛的把明飞葬在了西川。大丽再度当选为劳模，大娟心有不甘质疑票数，苏林把他骂出会场，大娟生气的把食堂饺子都煮成了片汤。大娟向苏林发牢骚雷建彬(此时已成为副厂长)和郝大丽肯定有一腿，不然怎么老让大丽当劳模，被小苏刚听到。学校里苏刚和卫东因为打扫卫生起冲突，苏刚把听到大娟说的讲了出来，被卫东一顿打。大娟不明实情不依不饶的来找大丽评理，知道打架原因后不好意思的走了，剩下尴尬的雷建彬。此时的大丽也听到了风言风语，刻意和雷建彬保持距离。大丽一到休息的时候就去找拥东，差不多把整个四川都找遍了，雷建彬也暗地里帮助找。苏刚把足球踢出了厂外，引起厂内、外小朋友的打架，卫东为保护苏刚还受了伤。童厂长教育大丽要抽时间管教卫东，不要让他学坏了。大丽回家不问青红皂白打了卫东，雷建彬替卫东解释，卫东不领他情，还骂雷建彬不要管他家的事，从心里一直恨他。卫东跑掉，大丽疯了似的寻找，最后在丈夫的坟前找到睡着了的卫东，大丽心里很内疚。雷建彬看到母子俩合好如初，很开心。820厂步上正轨，任务也更重，雷建彬知道厂里要来位海归博士指导技术，非常高兴。
雷建彬去接方菲博士，介绍信被偷，方菲无法确认他身份两人起争执，都被带进了派出所。陈昊来接，对这么时髦的方菲一见钟情，方菲此时正生雷建彬的气，对他们都爱理不理。新项目由大丽和苏林分别出设计图，择优选用，大娟高兴的给苏林忙前忙后，希望他能赢大丽一回。设计图评审，方菲一语指出苏林图中存在的缺陷和大丽设计方案的落后。方菲态度高傲，语气刻薄，雷建彬不服气，跟其辩驳。雷使激将法想让方菲留下设计这个项目，两人争论不欢而散。陈昊趁方菲不在送来水果和花，正赶上雷建彬给方菲送生活用品，方菲误会他不请自进，两人矛盾加深。雷建彬希望方菲留下完成这个任务，一直跟着方菲，两人互不服气，磨擦不断，但这个硬汉也给方菲留下了深深的印象，最后，她同意留下来完成这个项目再走。苏林去食堂打饭躲着大娟，被大娟抓到一顿臭损。雷建彬来找方菲看到她胃疼的厉害，亲手做鸡蛋汤，方菲头一次感到被关心的温暖，对雷心生好感。方菲对雷建彬说感谢的话被陈昊听到，陈昊慌的把给方菲打的饭都弄翻在地。方菲向雷厂长要大丽做助手，雷有些为难，因为大丽是技术部主任，怕她不愿意，没想到大丽欣然同意。方菲给大家做技术培训，不时的支使大丽做这做那，雷建彬看在眼里，心有不悦。
厂里举行篮球比赛，雷建彬不时进球，赢得喝彩，他不时对人群挥手示意，方菲以为对他打招呼，心生甜蜜，后来才发现是对身后的大丽打招呼，很是惊讶。大娟对这位新来的博士很热情，打了好多饭。看着方菲慢条斯理的吃饭，大娟对她品头论足，时髦的裙子，香水都让她既羡慕又嫉妒。陈昊制造偶遇方菲，和她一起散步，听她讲法国，心里更喜欢她，方菲也借机打听雷厂长和大丽的事。陈昊一动不动的阅读方菲借给他的书，被陈锡琨调侃，叫他别赖蛤蟆想吃天鹅肉，陈昊不以为意。雷建彬和大丽谈论工作，方菲看两人在一起心有不悦，过去检查，当着众人的面指责大丽不听指挥，也不听大丽解释，撕毁设计图纸，让她重做，雷建彬看不过去出言顶撞。大丽背着人哭，陈昊看到，向她说雷和方菲的小话，被大丽制止。雷建彬本来想找方菲说下大丽的事，正赶上方菲接到北京来信父亲被打成走资派，心里难过，雷建彬忍不住安慰她。方菲向雷建彬倾吐心声，雷出于工作上的关系要保护方菲，要她留在820厂，方菲很感动。项目顺利完成，方菲宣布留在820厂，大家都很高兴。但方菲向童厂长提出希望嫁给雷建彬，雷坚决拒绝。方菲直接来找大丽宣战，告诉大丽不是她的对手，方菲志在必得。雨夜，雷建彬找大丽吐露心声，大丽走向雷建彬，很想和他牵手，但最终还是退回了屋里。
卫东已经长成了大孩子，大丽想和他商量能否和雷建彬在一起，谁知卫东一口拒绝还威胁大丽嫁谁都成，如果要嫁给那个姓雷的就死给她看，大丽心里很痛苦。宋明飞祭日大丽在他坟前倾吐心事，也正式的拒绝雷建彬。卫东赶到，看到雷建彬和大丽在一起，找雷建彬决斗，失足掉下山崖。卫东失血严重，雷建彬恨不得把自己的血都抽给卫东，终不支昏倒在地，方菲非常心疼。卫东被救活，大丽悬着的一颗心终于放下，卫东知道自己身体里流的是雷建彬的血，坚决不要，对雷的恨始终在心里。方菲悉心照顾雷建彬，大胆向他表达爱意，雷最终接受了方菲。两人结婚，大丽送来新被子，方菲向大丽埋怨雷建彬都没给新家打家具，但也表露出幸福，大丽笑着祝福她。大丽内心压抑的痛苦在无人的家里终于爆发。童厂长参加完婚礼就收拾行礼准备回沈阳，他被调走建新厂，雷建彬将升为厂长，陈昊对跟了他那么多年连个官职都没捞到，还要伺候雷建彬，口出怨言。婚房，方菲和雷建彬为盖不盖大丽送的被子争执不下，陈锡琨叫走了雷建彬。童厂长叫雷小心陈昊，他政治上有问题，还有野心，820厂不能乱。方菲等了雷建彬一夜，看到雷、大丽一起下车，产生误会，新婚的小两口就闹了很大不愉快。全国革命斗争更激烈，陈昊积极主张革命，雷建彬拒绝，陈昊要雷建彬注意觉悟，不欢而散。宋卫东带领苏刚等组成革命小队，开进车间，大娟为这两小子不好管教向大丽发牢骚。
宋卫东带领革命小队到车检查工作，被陈锡琨等取笑，卫东夸下海口只要工人提前完成任务就请大家吃鱼。卫东带着伙伴去仓库里偷了炸药，谁想池塘边卫东滑倒，苏刚被炸伤。大娟号啕大哭，失去理智要卫东偿命。陈昊带着保卫科的人把宋卫东带走，大丽不想还未成年的卫东有污点，谎称都是自己指使的，雷建彬让科长从轻处理。方菲准备了烛光晚餐，但这并没有给二人带来浪漫，显出的都是性格上的不和谐，但雷建彬的承诺还是让方菲感觉很幸福。陈昊秘密向上级革委会汇报雷建彬的所作所为，感觉自己的前途一片光明。陈昊找到雷建彬拿出以前上级转给童厂长的举报信，还说出他和大丽的风言风语等一些莫须有的事情，最重要的是宋卫东的爆炸事件说事，雷建彬为了大丽他们无事，听取陈昊的意见：暂时辞职，向上面做检讨，由陈昊代理工作。陈昊脸上滑过一丝奸笑。大丽被放，听说雷建彬不当厂长了很吃惊。陈昊告诉方菲雷建彬和大丽的关系，和他们的风言风语，想挑拨方菲和雷的关系，方菲对陈昊的挑拨很不耻。方菲急着找到雷建彬，恰看到雷救老羊倌被撞，雷住进医院，方菲很心疼。陈锡琨等来看望，不明白他为什么让小人陈昊当代厂长，雷把大家轰走，大丽在门外悄然离去。陈昊得志，意气风发，对陈锡琨的讽刺也不已为意。
