日本投降抗戰勝利，醫院來了一批從監獄解救出來的孩子，有不少人得了傳染病百日咳，急需救治。
美軍觀察組的艾黎從美國回來，帶了一大箱物品和信。原來是馬海德的爺爺帶給孫子周幼馬的禮物，有許多衣服、玩具還有一輛小自行車。晚上，馬海德久久地看著父親寫給自己的信，信里只有鼓勵和祝福，并沒有責備。馬海德對家人有一份愧疚，覺得自己從瑞士醫學院博士畢業到中國后，十二年沒有聯系家人，對不起父母。
因為缺少人手，組織決定把蘇菲抽調到醫院，擔任護理工作，同時保育院的許春妞也被安排來醫院。蘇菲和馬海德把兒子的玩具和自行車拿給醫院的孩子玩，周幼馬哭鬧不已。
傅連璋關心李寧遠的終身大事，說他三十六歲了，應該結婚了。李寧遠坦白自己喜歡凌子柔，傅連璋表示愿意去給他說媒。蘇菲說李寧遠就是不夠直率，愛面子，要是有馬海德一半直接，早就和凌子柔結婚了。李寧遠用他的祖傳修蹄刀為凌子柔削鉛筆，許春妞闖了進來，告訴他要嫁給他，李寧遠說自己有喜歡的人了，許春妞說知道他喜歡凌主任，可是她又沒答應，只要他們沒結婚，就有希望。
1946年國共談判破裂，內戰一觸即發，胡宗南的20萬大軍即將進攻延安，各部門按照上級指示撤離至山西，給國民黨留下一座空城。延安貿易局的干部王建設的出現讓洪云飛亂了方寸。王建設給洪云飛帶來了軍統特務證和宋貞娣的密信，讓洪云飛弄清楚中共領導撤離延安的時間和路線。國民黨的軍隊很快將進攻延安，美軍觀察組將于幾天后全部撤離，戰爭就要來臨。
凌子柔給李寧遠送醫院轉移方案，李寧遠剛用祖傳的修蹄刀給她削了一把鉛筆讓她帶在路上用。并要把修蹄刀送給凌子柔做禮物，因為戰爭要打響，這份禮物會帶給她好運。凌子柔非常感動，李寧遠又鼓起勇氣向她表白，向她求婚，凌子柔說后天就要出發，等轉移好就結婚，倆人緊緊地擁抱在一起。
特務王建設又來找洪云飛要情報，洪云飛說中共領導的轉移時間和路線是重大機密，并隨便塞了一份教育處的轉移情報給他。王建設躲在山溝里的破窯洞中發電報被老鄉發現報告后被捕。洪云飛看到被抓住的王建設，感到大難臨頭，急忙回家收拾東西想逃走。正好袁夢云在清理東西時發現了洪云飛的國民黨軍統特務證，她勸洪云飛到保安處自首。喪心病狂的洪云飛說組織已經不相信他，自己沒前途了，是宋貞娣害了自己一輩子。他不顧袁夢云說“肚子里有你的孩子”的苦苦哀求，將她活活掐死。
蘇菲得知袁夢云遇害，想起她們的過往，悲痛不已。
喬裝打扮的洪云飛到西安軍統情報站找宋貞娣，卻遭到宋貞娣的無情嘲弄和侮辱，并被趕了出來，說他是自作自受。洪云飛瘋瘨之下失去理智，被國民黨路過的汽車撞死。
馬海德和蘇菲收拾好行李出發，依依不舍地離開延安，但是仍然堅信他們會回來的。三斤半的哥哥當年的秤砣連長，現在已經是秤砣團長，負責護送醫院最后一批后勤人員。部隊剛剛過黃河，就遇到敵機轟炸。李寧遠、凌子柔一起轉移重傷員，在戰壕里又遇到敵機掃蕩，凌子柔中彈。凌子柔讓李寧遠將修蹄刀交給許春妞，說完停止了呼吸。李寧遠傷心欲絕。
馬海德指揮后勤部門的最后一批人員撤離延安，途中不斷遭到國民黨飛機的轟炸。三斤半為了保護幼馬，光榮犧牲。馬海德回憶起三斤半給他當警衛員的日子，覺得他已經是自己的兄弟，是分不開的一家人，無法接受他的離開。
1949年2月，中國共產黨和平解放北平，國民黨徹底失敗。西安軍統特務站的宋貞娣，燒掉了自己珍藏的和寧英的照片，那是她最純真的時期，最后舉槍自盡。
在北京，蘇菲每天忙于在街頭宣傳黨的政策。這時，劉靜云也回到了北京的部隊文工團，她還不知道袁夢云被害的消息，了解詳情后，兩人相對落淚，說如果不是洪云飛中途變卦，嫁給他的人就是蘇菲了。蘇菲懷疑是宋貞娣阻止了他們結婚。
馬海德擔任中央衛生部顧問，每天在協合醫院坐診，覺得自己是“英雄有用武之地”，渾身都是建設新中國的熱情。他向傅連璋推薦李寧遠去蘇聯進修，覺得他學成回國后，一定會為新中國的醫療事業做出貢獻。
李寧遠和許春妞已結婚，再過幾個月，他們的孩子就要出生。李寧遠要去蘇聯學習，拜托馬海德和蘇菲照顧許春妞。李寧遠和馬海德兩人一起喝酒，李寧遠感慨說，愛一個人雖然快樂，但被別人愛卻很幸福，他現在就非常幸福。雖然現在革命成功，但想起那些犧牲的戰友三娃、張連長、徐士威、三斤半、凌子柔……就心如刀割地難受，馬海德也非常傷感。
毛澤東得知周恩來在馬海德的中國國籍證明上簽了字，端起酒杯說：“祝賀你成為一個完全的中國人，讓我們為馬海德同志的夢想成為現實，干杯!”馬海德從1933年來到中國，生活了16年后成為一位真正的中國人，直到1988年去世。他是第一位加入中國共產黨和中國國籍的外國人。解放后，他也一直在為新中國消除性病和麻風病做出了巨大的貢獻。
（全劇終）