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故事发生在上个世纪50年代末至本世纪初，讲述的是北京广播专科学校女大学生文艺秋与同学万声、同事宋绍山、苏联功勋播音员卡佳等人之间的曲折爱情故事。由于特殊的时代背景，这段跨国恋纠缠了几十年，主人公之间历经着离别、相思、等待、重逢等重重磨难，但是每一个人都没有放弃对于爱情的执着与追求。
20世纪50年代末，北京广播学院学生文艺秋在课堂上听闻了苏联播音员维卡的英雄事迹后被深深打动。万声与同学比赛说绕口令败下阵来遭到奚落，艺秋出言为万声出头。万声骑自行车带艺秋兜风，他借机炫耀车技不料却弄巧成拙导致两人跌倒还摔坏了自行车。学校得到了维卡的录音带，众多同学排队借阅收听。万声帮艺秋弄到了维卡的录音带，他却因为饥饿过度晕了过去。
原来万声是用自己的粮票帮艺秋换来了录音带，而艺秋对这一切并不知情。艺秋在开水房偶遇一个苏联人，当她回味对方说话的声音意识到那个人正是维卡。维卡来到中国交流学习，恰巧成为了艺秋的同学。维卡邀请艺秋跳舞时他的假肢脱落，艺秋深感震撼同时更加敬佩维卡。万声借口拜师学习俄语要请艺秋吃饭，却遭维卡搅局。维卡与艺秋感情升温，艺秋的父母突然来到学校。
维卡邀请艺秋的父母吃饭，却遭文父文母冷淡对待。文母反对女儿的跨国恋，艺秋却坚定的表示要与维卡交往。艺秋发现是万声将自己的恋情告知了父母，对他的举动颇为不满。维卡与艺秋分别向上级申请结婚，经过中苏双方的会晤最终同意了他们的结婚请求。维卡与艺秋领取了结婚证书，万声含泪为新人送上祝福。维卡与艺秋的婚礼日期始终没有敲定，维卡接到命令被迫撤回了苏联。艺秋陷入对维卡的思念，万声开解劝慰。
艺秋寄给维卡的信被退回辗转来到了崔老师手中，王主任得知此事下令调查。崔老师为保护艺秋偷偷将信扣了下来，并暗示艺秋调换书信的内容。崔老师将被调换过的信交给了王主任，经过公安调查发现书信的内容已被调换。得知崔老师被公安带走调查，艺秋主动自首揭露了信件的真实内容。因为此事艺秋的工作分配遇到了影响，批判会上万声为艺秋辩解。艺秋主动申请去东北边疆工作，万声放弃了回上海的机会自愿追随。
来到工作岗位的第一天，万声就与同事华敏结下了梁子。谁料在两人相处的过程中，华敏竟对万声产生爱慕借机大献殷勤。华敏与老高探讨监听报告，艺秋从他们的对话中听到了维卡的名字。华敏看出万声与艺秋关系亲厚，于是请艺秋吃饭打探万声的一切讯息。艺秋想要去监听室听维卡的广播，但华敏随身挂着监听室的钥匙片刻不离。得知华敏的心意，万声坦言自己另有所爱。华敏意识到万声喜欢的人正是艺秋，但艺秋却告诉华敏自己的心里没有万声。
同事加莉娜邀请维卡参加自己的生日聚会，维卡前去赴约才发现加莉娜只邀请了自己。母亲生病需要一种很难买到的特效药，万声忧心在办公室垂泪。华敏得知情况来到上海，她主动去探望万声的父母并抢着做家务。华敏借住在万声家中，并为万母买来了特效药。为了能够找机会进入监听室，艺秋支开了万声并设下圈套。老高禁不住诱惑，在值班期间喝下了艺秋准备的白酒。
老高喝醉酒睡着了，艺秋偷走他的钥匙进入了监听室却没有听到维卡的声音。老高醒了过来，艺秋急忙将钥匙还了回去。华敏回到了东北，万声得知华敏的所为对她表示了感谢，却坚定的表示自己与她之间是不可能发生感情的。伤心的华敏喝醉了酒，艺秋趁机配了监听室的钥匙。艺秋趁着华敏和老高都不值班的日子偷偷去了监听室却险些被赵大爷发现，华敏和万声因为艺秋的夜不归宿而担心。
艺秋偷偷潜入监听室收听苏联电台，终于听到了维卡的声音。艺秋内心激动不已，不料华敏突然出现在了她的身后。台长得知艺秋违反规定进入监听室对她进行了批评，万声认定是华敏向台长告密。华敏的一番解释让万声放下了芥蒂，他在开会时独揽罪责声称是自己偷偷配了监听室的钥匙。万声无法继续担任播音的工作，他被下放到条件更为艰苦的一五五电台。
艺秋陪着万声一起来到了一五五电台就职，那主任安排万声到养猪场养猪。得知干扰组的工作可以收听到国外的电台，艺秋主动请缨想要进入干扰组。办公室主任景大姐却认定艺秋无法胜任干扰组的工作，最终艺秋被分到了技术组，养猪场的葛大爷为了锻炼万声，故意让他在猪圈里吃饭。艺秋起夜遇到了保卫组的宋绍山，胆小的她请求邵山作伴。紧急集合时艺秋最后一个到达，她被训斥一通并被罚往返跑。
为了能与艺秋见面，万声从葛师傅手里抢来了去电台食堂拉泔水的活儿。艺秋忘记了口令被战士鸣枪警告，吕连长让保卫组组长宋绍山对其进行批评教育。艺秋崴了脚，绍山将她背回了宿舍。为了锻炼艺秋的胆量，吕连长下令让她孤身送信并连夜赶回。万声参加电台的军事训练，吕连长拉响了训练弹让艺秋惊恐不已，万声挺身保护艺秋最终发现是虚惊一场。
投掷训练中艺秋与万声表现不佳出尽了洋相，吕连长声称即将进行实弹训练更是让两人忧心不已。万声给吕连长送烟企图逃避实弹训练却被回绝，艺秋听到那主任与吕连长的对话得知所谓的“实弹训练”还是用训练弹进行。万声故意将训练弹扔在了人群中，艺秋以自己的身体扑了上去。艺秋“舍己救人”获得表彰，她申请调入干扰组获得批准。景大姐工作热情高涨，却因为丈夫老冯的历史问题影响她被提升为副主任。
艺秋为了能听到维卡的声音经常主动申请值班，她下班途中听到熊叫受到惊吓，绍山主动提出送她回宿舍。为了能够尽快提干，景大姐对老冯的历史问题展开调查。艺秋意识到是绍山为了接近自己故意发出熊的声音，她刻意疏远绍山。同事加莉娜遭到酒鬼的骚扰，维卡与对方打了一架导致假肢被毁。加莉娜送了维卡新的假肢，得知旧的假肢已被丢弃维卡万分心痛回忆起与艺秋的往事。省上举办背诵毛主席“老三篇”的比赛，艺秋鼓励万声参加电台的选拔。
景大姐向万声发起了挑战，万声在背诵的过程中不慎跌倒，最终景大姐代表电台参加省上的比赛并载誉归来。养猪场附近疑似发现敌特活动，景大姐连夜赶去调查万声。艺秋收到一张字条提醒自己小心，她丢弃的字条被人捡到最终交到了那主任处。经过笔迹鉴定，最终发现写字条的人正是绍山。在开会时景大姐质问绍山写字条的动机，并当众读了绍山写的日记。绍山的日记中流露出对艺秋的好感，羞愧难当的绍山竟然撞墙。加莉娜看出维卡难以放下在中国发生的那段感情，她告知维卡自己并未丢弃旧的义肢。
那主任不慎导致养猪场的猪逃跑，万声颇为蹊跷的找到了猪竟因此立功受到表彰。艺秋劝万声回上海，万声却坚定的表示要追随艺秋不离不弃。维卡陷入了对艺秋的思念，他来到了与中国一江之隔的布拉戈维申斯克，加莉娜追随而至。景大姐在艺秋的笔记本里发现了维卡的画像，艺秋不堪景大姐的逼问与她大吵一架。艺秋外出散心走失，最终被绍山找到带回了电台。景大姐坚持要处分艺秋，最终艺秋被调到了养猪场工作。
万声对艺秋的到来欣喜不已，他事无巨细照顾着艺秋。维卡来到布拉戈维申斯克电台工作，绍山总是借着工作的名义去养猪场看望艺秋。艺秋与万声畅想吃肉沉醉其中，万声承诺会让艺秋吃上猪肉。母亲患上了忧郁症，维卡回到了莫斯科。维卡的母亲为儿子的生活感到担忧，她想要撮合维卡与加莉娜在一起。眨么眼即将产崽，万声计划偷一头幼崽养大吃肉。
万声让眨么眼提前产下了猪崽，并向上级瞒报了产崽的数量。景大姐突击检查并坚持留下来吃饭，万声将猪崽藏进了柜子中。景大姐听到猪崽的叫声，万声与艺秋打马虎眼将她糊弄过去。品尝了艺秋做的菜汤，景大姐找借口离去。为了安抚母亲，维卡谎称自己在与加莉娜交往。猪崽丢失万声在树林中将它找了回来却遇到了野兽，幸好野兽掉落陷阱万声躲过一劫。
艺秋与万声终于将猪崽养大，两人杀了猪准备带回去炖肉。景大姐突然来到养猪场，幸好万声警觉及时将猪肉藏了起来。景大姐发现万声买了一大包调料，她将此事透露给了绍山。除夕之夜万声与艺秋准备炖肉，景大姐让那主任与绍山陪同自己去养猪场突击检查。万声与艺秋大快朵颐，绍山假装身体不适暗中拖延时间。尽管万声与艺秋做好了充分的准备，但还是让景大姐发现了灶台边上的猪油。
那主任出言点拨，万声承认杀了野狗吃了狗肉。景大姐从万声打嗝的气味判断他吃的一定是猪肉，决定对养猪场展开搜查。绍山发现了房梁上的猪肉却不动声色，他假装腹痛想引走景大姐。就在景大姐准备离去时，房梁上的猪肉竟掉落。那主任提议吃饱了饭再审猪肉的来历，众人将景大姐灌醉并让她吃下猪肉。猪肉事件不了了之，景大姐说媒撮合艺秋与万声。艺秋答应嫁给万声，景大姐因为提干一事再被搁置大感失意。
景大姐态度大变，竟真诚的为之前的行为向艺秋致歉。艺秋与万声开始筹备结婚用品，绍山在镇上偶遇忙于采购的两人心中感到不是滋味。艺秋偶然间听到了维卡的播音，得知他去了布拉戈维申斯克电台工作。艺秋的内心再起波澜，但她向万声承诺会履行婚约。景大姐突然昏厥被送去医院，医生看出景大姐有自杀倾向怀疑她患上了精神疾病。万声的处分被取消可以返回上海，他知道是那主任在暗中帮助自己。
万声看出艺秋仍旧放不下维卡，他留信道别独自返回了上海。那主任在寡妇家留宿，被搜山的吕连长抓了现行。绍山将那主任家的特殊情况告诉了吕连长，可那主任依旧避免不了接受处分的命运。绍山经常来养猪场帮艺秋干活，最终艺秋还是被调回了北方广播电台。艺秋重返播音岗位对苏联听众进行广播，维卡听到她的声音重新燃起了希望，他时长隔着黑龙江用望眼镜向中国观望。
