...
朝鲜战场归来的转业军人齐向前立志要造新中国第一台蒸汽机车而主动放弃干部身份成为工人，他坚韧不拔的奋斗精神不仅赢得了事业上的成功还赢得了剧团台柱白若雪的青睐。与他亦敌变友的知识分子秋实为大北厂的建设出谋划策，他们向以于德水为代表的老工人学习，在厂长何枫的带领下，同其他工人一起造就了新中国第一台蒸汽机车。盛捷、刘桂芹、曹德和作为大北厂的女性让火热的生活更有情趣锦上添花，并在这片土地上生根发芽。多年后他们的子女孔维新、奋斗等人接过父辈夙愿，以新生命力开创新中国的高铁时代。
年迈的齐向前在儿子的陪伴下乘上复兴号高铁，驾驶室里他看着车窗外稍纵即逝的风景，时间溯回到了七十年前——年轻的抗美援朝复员军人齐向前刚拍干净战场上的硝烟就投入到了新中国工业的建设中，他的愿望是造中国人自己的火车头。在大北站的站台上他竟遇到了朝鲜战场上的战友——卫生员盛捷和北方交大毕业的技术员秋实，同时奔赴大北厂的还有公私合营的小业主孔仕举，曹德和夫妇以及从东北赶来的七级大工匠于德水的妻子刘桂芹和三个孩子。齐向前到工厂报道，发现厂长竟是部队的老领导何枫，惊喜万分。不甘到材料科当采购员的齐向前央求厂长派自己去车间造火车头。为了成为一名合格的工人，他决心拜大北厂最有名望的七级大工匠于德水为师，谁料好话说尽，于德水就是不松口，执意不收这个“高龄”的徒弟。还刁难他道:什么时候能在十下之内铲断钢筋什么时候再谈拜师一事。春华剧社的演员白若雪是秋实当年在天津结识的意中人，由于参加学生运动被捕后与之失去了联系。也许命运指使，一年前，白若雪的春华剧社落户到大北市，在这个冰天雪地的大北他们重逢了。
齐向前从钳工基础学起，因为不得要领他把自己的手砸得血肉模糊，于德水却依然无动于衷，“犟驴”齐向前和同样暴脾气的于德水针尖对麦芒，谁都不肯退让。齐向前来到厂保健站，帮忙包扎的盛捷给齐向前出了一个主意：让他先去磕头拜师娘，交伙食费，吃在师傅家，喝在师傅家，培养感情，逼着于德水收他为徒，然而饭量巨大的齐向前一上桌就把饭菜吃个精光，闹得师娘是哭笑不得。大北厂刚刚建立，没有像样的厨师和场所招待苏联专家莫洛索夫，于是肖科长安排孔仕举和曹德和夫妇准备筵席，在家里招待老莫。深谙“小资生活”的两人赶忙出门采购，准备了一大桌子丰盛的饭菜。 深夜，独自一人在工厂里练习铲钢筋的齐向前终于成功了，他激动得在空旷的工厂里大喊。厂长何枫也帮忙说情，让于德水再考虑考虑收徒的事。工人们在厂门口搬运设备时，齐向前利用自己在战场上搬运枪炮的经验，轻松解决了问题。
厂长何枫等人在孔家宴请苏联专家莫洛索夫，感谢他对中国人民的无私帮助，街坊邻居们都聚到一起载歌载舞，好不热闹。秋实询问齐向前对盛捷的看法，齐向前一再强调：不造出火车头绝对不考虑个人问题。深夜，齐向前在台灯下仔细端详着一块手帕，脑海中浮现出白若雪在朝鲜战场上为志愿军们表演的画面，突然一颗炸弹袭来，齐向前将白若雪保护在身下，自己却头部受伤，白若雪正是用这块手帕为他止血。盛捷捎来了齐向前的母亲寄来的手工布鞋和大红枣，齐读着母亲的信，不禁想念起家乡。师娘极力撮合他和盛大夫在一起，但是齐向前表示对盛捷只有战友之情没有男女那种爱意。其实，在齐向前的内心，几年前他在朝鲜战场偶遇的祖国慰问团女演员白若雪早已成为她的梦中情人了。师娘并不放弃，私自到卫生所给盛捷和齐向前约定好见面的时间和地点，盛捷原本就对齐向前有好感，此时更是激动万分。谁料齐向前并不愿意，也没有勇气当面拒绝盛捷。齐向前骑虎难下，正在为难之时，他生死与共的老战友赵多福分配来厂，于是他写了一封信让战友赵多福送去，还有意撮合他们。
盛捷的满心期待就这样被齐向前葬送了，气不过的盛捷大闹车间，搞得齐向前狼狈不堪当众下不来台，于德水不得不出面调解，狠狠批评了一番乱点鸳鸯谱的刘桂芹和“不着四六”的齐向前。深感“被坑”的赵多福更是大吐苦水，齐向前因为这件事弄得里外不是人，只能硬着头皮向盛捷道歉，但嫉恶如仇的盛捷始终不肯原谅他。大北厂新建厂，许多工人的孩子无人照看，马科长提议刘桂琴去临时托儿所帮忙，顺便挣点补助，实现经济独立，免得在家里被于德水看不起。 齐向前向师父解释自己拒绝盛捷的原因是忘不了自己在朝鲜战场上遇见的女演员，然而战争结束后这个人便音讯全无，齐向前都不知道她姓甚名谁，师父劝他不要不切实际，趁早另作打算。何厂长也给齐向前下达了命令——穿戴整齐去参加联谊晚会。联谊会在大北厂新建成的厂房举办，谁料演出第一个节目的人正是齐向前魂牵梦绕的人——白若雪。
白若雪在联谊会上再次见到自己的救命恩人激动万分，又是请齐向前签名，又是邀他一起跳舞，还请齐向前去剧团演讲。爱慕白若雪已久的秋实和火气未消的盛捷看着两个人在舞池中的翩翩起舞的身影很不是滋味。这边，终于见到梦中情人的齐向前激动得彻夜未眠，半夜了还拉着赵多福练习跳舞，工作时也魂不守舍，曾经“不造出火车头誓不考虑个人问题”的豪言壮语也被忘到了九霄云外。秋实看出了齐向前对白若雪的热情，明确表示不希望他横插一杠，虽然他和白若雪没有确定关系，但是心中早就认定了对方。齐向前则态度坚决，表示爱情面前人人平等，自己依然有权利追求白若雪，要和秋实公平竞争，两个原本互相欣赏的同事之间的关系瞬间紧张起来。齐向前借口还钢笔，骑车去京剧院见白若雪，被愤怒冲昏头脑的秋实等在路边要和齐向前决斗。
齐拿出白若雪的钢笔谎称是两人交换的信物，故意激怒秋实，秋实去质问白若雪究竟选择谁，白若雪不愿意成为两个人争夺的对象，也难以接受秋实强烈的控制欲，提出重新考虑两人的关系，秋实和齐向前之间的火药味更浓了。刘桂芹闹出“乌龙事件”之后对赵多福心有愧疚，她看赵能干又老实，有意把自己在东北的远方侄女王素兰介绍给他。为了庆祝于德水获得劳动能手的称号，几人在于德水家聚餐，结果聚餐变成了齐向前的批斗大会，所有人都劝齐向前趁早死心，不要“癞蛤蟆想吃天鹅肉”。大北厂的供销社开张了，曹德和重操旧业，当上了售货员，刘桂芹也在曹德和的暗示下打起了当托儿所所长的主意。
秋实看强攻不成，便想办法从其他的角度入手，他劝盛捷不要轻易放弃自己的爱情，应该像他一样争取，盛捷不愿意配合秋实的计划，不过一向直来直去的盛捷为了让自己彻底死心，还是选择去找齐向前问个明白。一番别扭但真诚的谈话后，盛捷明白了齐向前对白若雪的感情，选择祝福对方。齐向前本着‘没有攻不下的堡垒’的人生信条开始对白若雪发起一次次爱情攻势，白若雪看着齐向前的一封封来信和钢笔陷入了深深的纠结。齐向前追求女演员的事儿闹得大北厂沸沸扬扬，而齐向前身边几乎都是反对声音，齐向前急火攻心牙疼了一晚上，被赵多福送到了盛捷的医务室。刘桂芹的远房侄女王素兰从东北赶来，与赵多福相亲，两人在于德水家第一次见面，对彼此的印象都不错，决定进一步发展。
难耐思念之情的齐向前又去京剧院找白若雪了，然而见到白若雪时他又变得笨嘴拙舌起来，支支吾吾地问白若雪为什么退回了他的信，并直接表达了自己的爱慕之情，白若雪委婉地拒绝了齐向前，但当她看到齐向前依然珍藏着自己在朝鲜战场上留下的手帕时，白若雪被深深得打动了，原本坚定的想法开始动摇。 赵多福和王素兰见面后都觉得对方实诚可靠，于是确定了关系。 在大北厂全体员工的日夜奋战中，大北厂的第一台蒸汽机车即将出厂，全场上下欢欣鼓舞。厂长何枫把齐向前叫到办公室批评齐向前为了谈恋爱影响工作，忘了自己要造出火车头的初心，何枫的一番话骂醒了他。刘桂芹这边还打着当托儿所所长的主意，在曹德和的分析下，刘桂芹自认为当选所长已是板上钉钉的事，开始准备起当选时的发言了。
齐向前被何枫点醒后发奋工作，在厂房里彻夜未归，不明所以的秋实以为是白若雪留宿了齐向前，直接跑去质问，白若雪对秋实的猜忌和冲动大失所望，并表示不会接受他和齐向前中的任何一人。“一根筋”的齐向前决定退出和秋实的竞争，把所有的注意力都放在工作上，成全众人眼中更“合适”的一对，秋实以为机会来了，重新发起了对白若雪追求的攻势。曹德和看着男孩子性格的盛捷干着急，为了成全盛捷追求齐向前成功，决定从着装上对她进行大改造，帮助盛捷找到“女人味儿”，一向不爱红装的盛捷为了齐向前欣然接受曹德和的建议。刘桂芹满怀期待地去参加托儿所所长任命会，结果所长另有其人，为了托儿所劳心费力的刘桂琴顿时觉得自己被耍了。她实在接受不了这样一个结果，哭着离开托儿所回到家中，想不到自己的丈夫非但不理解，还对她冷嘲热讽，说她生就的伺候老爷们的命，刘桂芹泪流满面得感叹自己命运的不济，吃了没有文化的亏。秋实到京剧院向白若雪道歉，还转达了齐向前退出竞争一事，白若雪被两人当成互相转让的“猎物”，心中无比气愤。
赵多福和王素兰在进一步了解后终于确定关系，领了结婚证，谁料拍结婚照时，王素兰发现从没摘过帽子的赵多福严重秃顶，大呼上当受骗。再一次“好心办坏事”的刘桂芹被于德水骂了个狗血淋头。赵多福诚恳得向王素兰道歉，称自己不是有意隐瞒，只是因为担心此事影响自己在王素兰心中的形象才迟迟不敢开口。看到赵多福真诚又可怜的样子，王素兰最终决定接受他，并在齐向前的主持下举办了婚礼。 莫洛索夫对于大北厂工人们“求快”的做法十分不满，认为这样的加班加点是急功近利，会影响机车的质量，何厂长出面调和，既安抚了莫洛索夫的担忧，又提醒了工人们注重机车的品质和安全。整个工厂都进入了“战斗”状态——争取80天提早造出火车头，秋实和齐向前的关系也在这场如火如荼的“战斗”中缓和下来，多了一分对彼此的欣赏和钦佩。为新中国的建设贡献力量，不能让战友们白白牺牲。然而火车头的锅炉因为炉膛里的炉箅尺寸不一无法开启闭合，拆开重组将大大影响工期，齐向前自告奋勇钻进炉膛进行维修，炉膛里空间狭小，又闷又热，齐向前不听劝告，一刻不停地工作。
最终，故障彻底解除，齐向前却因为严重脱水和体力透支晕倒了，在医院里昏睡了三天三夜。 齐向前的献身精神感染了大北厂的职工家属，街坊邻居们都如同一家人一般，给这头“倔驴”做各式各样的滋补品送到医院，盛捷也被厂里抽调来专门陪护齐向前，齐向前受不了盛捷的严防死守，抓住一切机会逃跑，却出人意料得在门口看到了特地前来探望的白若雪，盛捷醋意大发，齐向前则是喜出望外，说起话来颠三倒四。白若雪邀请齐向前出院后去剧团演讲，白若雪对齐向前的态度不知不觉间发生了一些转变。莫洛索夫见到出院的齐向前，表达了对中国工人的勇气和吃苦精神的钦佩，两个人坐在房顶上，看着眼前拔地而起的大北厂，展望着美好的未来。火车终于完工了，齐向前深情地看着火车头，仔细地擦拭着仪表盘，想起牺牲的战友小罗，他终于完成了两个人共同的梦想。
在汽笛声中，大北厂的第一台火车头出厂了，于德水和齐向前等技术骨干戴着大红花坐上火车，见证着生命中这一重要的时刻。与此同时曹德和孔仕举的儿子孔维新出生了，这个和火车头同时诞生的孩子，将在未来成为大北厂历史上浓墨重彩的一笔。 表彰大会上，齐向前因为不顾生命安危排除机车故障获得了先进工作者的称号，同样获得表彰的白若雪在台下听着齐向前质朴又充满激情的讲话，对他充满了崇拜，并主动邀请齐向前一起走一走，两人在公园的湖里划船时白若雪终于表明了自己的心意，决定和齐向前走到一起，齐被突如其来的幸福冲昏了头脑，一个猛子扎进了湖里大呼小叫，向全世界宣告自己的快乐。婚礼当天，齐向前将自己在淮海战役中获得的二等功勋章作为结婚礼物送给白若雪，两个人兜兜转转终于走到了一起。齐向前和白若雪的婚礼上，人在北京的何厂长托人带来祝福的信和礼物，街坊邻居们也都前来庆贺，好不热闹，秋实和盛捷两个人却在各自的房间品尝着孤独和失落。
向前和若雪决定去乡下把向前的老母亲姜氏接来一同生活，齐向前跪在抗日战争中死去的亲人们的墓碑前把新收的麦子洒在大地上，表达自己的思念之情。在两人真诚的劝说下，姜氏终于决定跟着他们一起回到大北厂生活。姜氏到来的那一天邻居们全都出来欢迎这位革命的母亲，“家有一老，如有一宝”，大北厂自此又多了一位慈善的老人。白若雪还贴心地给姜氏准备了被褥和暖水袋，姜氏在新家里倍感温暖，同时姜氏的细腻和宽厚也给齐向前和白若雪带来了更多家的安定。时间一晃而过，齐向前和白若雪也有了建设和奋斗两个孩子，其他的家庭也都在大北厂扎根，有了后代，唯独盛捷和秋实依然形单影只，显得有些格格不入。国庆游园时，秋实见义勇为救了溺水的群众，盛捷上前关照浑身湿透的秋实，两个有着同样心境的人惺惺相惜。
姜氏通过曹德和得知了盛捷和齐向前的“历史”，决定帮助这几个年轻人解开心里的疙瘩。大北厂的年轻工人们掀起了一场工艺革新的运动，于德水等老工匠们对此不屑一顾，甚至可以说是坚决反对。技术研讨会上，新老两辈工人形成了两个阵营，革新派和保守派之间的矛盾尖锐起来，于德水一怒之下和齐向前动起了手，却误伤了站在一边的秋实。帮秋实处理伤口时盛捷了解了更多有关秋实曾经参加学生运动的故事，不禁对这个“文弱书生”刮目相看，两个人之间的感情也发生了微妙的变化。因为工艺革新的事，齐向前和于德水结下了梁子，两个人也因为影响生产而被停职。白若雪听闻秋实受伤，带着刚烙出来的饼前去探望，秋实依然对白若雪选择了齐向前而耿耿于怀，齐向前则因为白若雪探望“旧情人”醋意大发。
在姜氏的催促下，齐向前心不甘情不愿地带着豆包去师父家道歉，两头“倔驴”却又顶起来了，齐向前抱怨师傅倚老卖老，不能接受新鲜事物，谁知几杯酒下肚，师徒两人抱在一起胡言乱语起来。赵多福来接齐向前回家，又着急又好笑，批评他做事不过脑子，缺少方式方法。秋实和盛捷两个人经过几件事后，不断加深对彼此的了解和理解，他们互相取暖，互相鼓励，决心不再沉沦，用积极的态度开启新的生活，两人越聊越投缘，在昏黄的路灯下跳起舞来，秋实和盛捷就此一舞定情。齐向前和年轻人因为技术革新与于德水僵持不下，继而影响了工作进度，何厂长停止了齐向前的工作。齐向前硬的不行来软的，让年轻人敲锣打鼓当众给于德水赔礼道歉并诚恳拜师学艺，并附上自己的检讨书。
于德水以胜利者的姿态继续工作并把徒弟齐向前的检讨书挂在自家墙上最显眼的地方炫耀自己的胜利。白若雪也在城里看到秋实和盛捷拍完结婚照从照相馆里出来，看着自己昔日的知己，她的心里五味杂陈。姜氏得知盛捷要与秋实结婚的消息，总想为他们做些什么以弥补儿子曾经对盛捷无意的伤害。姜氏在盛捷新婚前夜来到盛捷的宿舍替她缝被褥，并认她做自己的女儿。按当地风俗姜氏给新认的女儿梳了头并唱了梳头歌，盛捷万般委屈全消，孤身来到大北厂，身边没有亲人的盛捷沉浸在姜氏浓浓的爱与关怀里。 盛捷和秋实的结合让齐向前和白若雪的内心不能平静，他们衷心地为两人祝福但是见面总觉尴尬。几经考虑，两个人带着新婚贺礼走进了盛捷和秋实的新房，白若雪和齐向前的到来让秋实夫妇既感到意外又惊喜。在秋实和盛捷的婚房里，齐向前和白若雪敞开心扉并真诚祝福让一对新人消除了一切抱怨，他们之间紧张尴尬的关系在这个晚上终于烟消云散了。
为了普及工人的文化知识，工厂组织了职工夜校，于德水作为技术经验丰富的专家被聘请为夜校老师。争强好胜的齐向前自然是不服气，他极不情愿地听了一节课，心里不得不佩服师傅的学识，同时他也意识到了自己在专业知识上的严重不足。苏联专家莫洛索夫感动齐向前的学习精神主动来帮助他，两个人促膝谈心，齐向前满腔的豪气和对国家未来的想往深深打动了莫洛索夫，两个人在交谈中结下了深厚的情义。与此同时姜氏参加厂子里给家庭妇女办了扫盲班，这位在旧社会连大名都没有的女人也终于有了自己的名字：王俊英，这个名字还是白若雪给起的。 王素兰参加妇女扫盲班把两个孩子交给赵多福照顾，粗心大意的赵多福不顾孩子自己进厂工作，儿子永刚玩耍时不慎摔伤，王素兰追到厂里与赵多福大吵大闹，一直看不惯王素兰欺负自己老战友的齐向前与王素兰大吵起来，被人笑话为狗拿耗子多管闲事。
六十年代初期，中苏关系濒临破裂，与大北厂人建立了深厚感情的苏联专家莫洛索夫接到了回国的通知。心底淳朴，善良的姜氏感念莫洛索夫为大北厂做了许多的好事，用银镯子换来的仅有的一点白面亲手给他做了中国列巴（花馍）。莫洛索夫感动于大北厂人的情义，在临走之前尽自己所能把宝贵的经验传授给中国同志们。苏联专家的撤离让大北厂的工作一时陷入了困境，齐向前本着‘这辈子没有攻不下的堡垒’的性格给工人们鼓劲，他的坚定信念也感染了厂里的知识分子，全厂上下齐心协力，决心完全用自己的力量造出中国人自己的机车。 粮食减产，全国上下都面临着吃不饱饭的困境，大北厂此时也同样面临着这样的局面。家里粮食不够吃，刘桂芹和王素兰到乡下农田里打秋收，此时生产队的拖拉机出现了故障，于德水大显身手三下五除二把拖拉机修理好，生产队为了报答于德水送给他们不少蔬菜。姜氏尽管持家有方，但是巧妇难为无米之炊，家里的粮食捉襟见肘。
笑人不如人，齐向前的儿子建设为了给家里缓解困难，拿一颗水果糖在菜店换了一堆白菜帮子。齐向前认为儿子这是倒买倒卖，搞投机倒把，大发雷霆并把建设赶出家门。姜氏半夜里在街上找到建设并苦口婆心的教导孙子做人的道理。深明大义的姜氏考虑到家里吃粮紧张，为了给家里减少负担打算回到乡下老家去。齐向前和白若雪说死说活不同意，齐向前说，要活活一块，要死死一窝，姜氏看到儿子和儿媳如此坚持，只好留下。屋漏偏逢连夜雨，赵多福一家本来粮食不够吃，远在四川的一大帮子亲戚举家来到大北投奔城里这位亲戚。本来就妻管严的赵多福面对这一大家子束手无策，只有蹲在地上抹眼泪的本事。他打算让亲戚们吃顿饱饭就送他们回四川去，王素兰大骂丈夫六亲不认，坚持把赵多福亲戚留下来，挨饿受冻也是一家人。赵多福万万没想到平时凶巴巴的妻子能如此深明大义，感激涕零。王素兰的“壮举”让齐向前大为感动，念及赵多福这个老战友家里的困难，他想当掉了自己不舍得穿的呢子大衣帮助老战友。路遇白若雪刚将自己娘家留的饰品当掉。
王素兰好人得好报，厂里安排她在众人都想求得的职工澡堂卖票缓解家里的生活困难。白若雪迎来了三十岁的生日，姜氏擀了长寿面打算好好犒劳一下日夜排戏辛苦的儿媳妇。面没吃成，在剧团排练的白若雪昏倒在练功房里，经医院检查是营养严重不良，更要命的是白若雪在这样困难的时候怀上了第三个孩子。医生建议白若雪停止练功还要加强营养。姜氏觉得白若雪这样都是因为自己留在城里争了儿媳妇的口粮，越发觉得不安。闻讯赶来的齐向前被姜氏留在医院，让他好好陪陪白若雪，声称白若雪身体亏到这个程度都是咱齐家人对不住人家。齐向前请了假留下来陪护妻子。姜氏返回厂里照顾建设和奋斗。她在回厂的路上与从北京开会回来的何枫相遇，何枫专门为这位老嫂子带回来一块北京稻香村的点心，两个在战争年代结下情义的老姐弟感慨着人生的不易和岁月如梭。
