故事發生在1964年的一天，東北鶴松礦務局基建科技術骨干方云鶴帶著同事來礦井下視察工作，突然發現坑頂有滴水現象，他意識到情況不妙，趕忙去通知正在挖井的礦工，掩護他們撤出去，方云鶴拼盡全力頂住枕木，避免一場更大的事故，卻被塌方掉落的大石頭砸傷了雙腿。
1964年4月14日，美國白宮秘密起草了一份與中國有關的絕密報告，針對中國共產黨核設施直接行動的基礎，致使國際形勢動蕩，中國周邊形式也逐漸緊張，在這種情況下，經濟工作中備戰的問題擺到黨的重要議事日程。1964年5月27日，中央政治局常委會上，毛澤東明確提出在原子彈期間沒有后方不行，三五計劃要考慮解決全國工業布局問題，要搞一二三線的戰略布局，加強三線建設，防備敵人入侵。
鶴松礦務局局長林子陽去市里參加緊急會議，市委盧書記宣布了一個支援大西南戰略建設的秘密計劃，號召參會的老工業區的企業領導們推薦最能干最優秀的中層干部和技術能手，全力以赴參加大西南，大西北的建設，盧書記向林子陽舉薦勞動模范孟德耀，可孟德耀因為視網膜脫落正在醫院準備手術，盧書記表示遺憾，只能讓孟德耀治好眼睛以后參加第二梯隊，林子陽承諾會選拔更好的干部支援三線。
鶴松礦務局醫生林雨萍給孟德耀做了仔細檢查，發現他的視網膜脫落，導致視力只剩下0,2，如果不及時進行手術，就面臨失明的危險，孟德耀得知手術后要恢復三個月時間，他心急如焚，不想耽誤工作，林雨萍給他講明利害關系，而且礦務局領導給他請最好的眼科醫生，孟德耀也只好乖乖回病房。
孟德耀剛躺下，夏文忠就用輪椅推著受傷的方云鶴來看他，他們倆都是孟德耀的學生，夏文忠還特意讓母親做了眼罩，讓孟德耀做完手術以后戴，方云鶴親手做了龍頭拐杖給孟德耀，孟德耀對他的英雄行為贊不絕口，催他盡快和林雨萍結婚。
林子陽和院長來看望孟德耀，勸他安心治病，等病好以后給他更重要的工作，孟德耀迫不及待想知道林子陽去市里開會的情況，林子陽隱瞞了支援三線的計劃，只是輕描淡寫說明去市里匯報了工作而已，孟德耀不相信，他早就聽說國家最近有大動作，林子陽趕忙找借口應付過去，孟德耀也沒有多想。
夏文忠推著方云鶴去見林雨萍，林雨萍對方云鶴噓寒問暖，夏文忠看不慣他們倆卿卿我我，趕忙找借口閃開。下班以后，方云鶴讓林雨萍推他去看婚房，這是礦上獎勵他們的家屬房，林雨萍欣喜若狂，推著方云鶴進去參觀，方云鶴在墻上畫了沙發，大衣柜和床，還畫了一對小寶寶，方云鶴給他們取名叫方天天和方云云，承諾將來把這些都變成現實，兩個人一起憧憬未來的幸福生活，開心地不亦樂乎。
林雨萍送方云鶴到家門口，她不好意思見未來的公公婆婆，就匆匆離開了。林子陽臨時召開緊急擴大會議，讓大家推薦最優秀的干部頂替孟德耀去大西南工作，就在這時，孟德耀突然闖進會議室，強烈要求帶隊去參加大西南的工作，林子陽拗不過他只好同意。經黨委研究決定，任命孟德耀為貴州盤河嶺農場指揮長兼黨委書記。
孟德耀第一時間把這個好消息告訴夏文忠，要帶他一起去貴州，夏文忠開心地歡呼雀躍，孟德耀不許他向方云鶴提及此事，讓他好好留下來養傷，安心和林雨萍結婚，孟德耀特意買了暖水瓶和臉盆來給方云鶴賀喜，方云鶴正在收拾新房，孟德耀擔心言多必失，沒說幾句話就匆匆離開了。
方云鶴很快打聽到孟德耀要帶隊去大西南，他主動請纓要一同前往，孟德耀擔心他的腿有傷，又害怕林雨萍不同意他走，方云鶴堅信林雨萍會支持他的決定，孟德耀自然求之不得。方云鶴去掉輪椅拄著拐杖來接林雨萍下班，想帶著她一起去大西南，要在那里舉辦婚禮，林雨萍馬上回去寫申請。
林雨萍向母親說明要把婚禮推遲，跟著方云鶴一起去大西南，母親堅決不同意，不舍得和她分開，林雨萍苦苦哀求，可母親就是不松口。方云鶴把自己的想法告訴母親韓鳳英，母親氣得大發雷霆，賭氣去找老伴告狀。
林雨萍興沖沖來向院長提交申請，院長和她父親是好朋友，反復講明大西南條件艱苦，提醒她三思而后行，林雨萍心意已決，院長還是不同意她的申請。林雨萍去找林子陽求助，林子陽認為她是為了方云鶴才去大西南，林雨萍當場要剪發明志，林子陽只好答應幫她向上級提交申請。
韓志英來找老伴老方告狀，堅決不同意方云鶴去大西南，老方支持方云鶴的決定，還埋怨她覺悟不高，韓鳳英不依不饒，要去找孟德耀請命。孟德耀很快收拾好行李，妻子擔心他的身體，對他放心不下，答應把手上的工作完成以后就申請去大西南找他。
林母來找韓鳳英商量攔住方云鶴和林雨萍，沒想到韓鳳英看到孟德耀帶病還要去大西南，就同意方云鶴一同前往，林母很生氣，賭氣掉頭就走，韓鳳英苦口婆心勸她以大局為重，不能扯孩子們的后腿，林母就是不松口。
方云鶴得知林母不同意，救主動登門來勸林母，林母狠狠數落他一頓，方云鶴憑借三寸不爛之舌苦苦規勸，可她就是不答應，她和林雨萍相依為命，不舍得林雨萍去大西南受罪，方云鶴大談革命理想，林母根本不為所動。
孟德耀要帶著先頭部隊出發了，方云鶴和夏文忠一起來送他，孟德耀答應等他們來。林雨萍給母親買了新棉襖和圍巾，還答應臨走前給她置辦好家里的事，林母卻不領情，把衣服和圍巾還給她。發榜那天，林雨萍早早來查看名單，很快找到夏文忠和方云鶴，唯獨沒有她的名字，方云鶴聽說林雨萍政審沒有通過，就帶她去政治部咨詢，才知道是因為林雨萍的舅舅在海外的原因，方云鶴和政治部的工作人員據理力爭，差點大打出手。林雨萍趕忙攔住他，帶他來找林子陽求情，方云鶴請求林子陽特批林雨萍去大西南，林子陽當場打電話給政治部，特批了林雨萍的申請。林雨萍拿著申請書回家，才知道母親向政治部透露了她舅舅在國外的事，林雨萍很生氣。
方云鶴今天出發去大西南，韓鳳英含淚給他收拾行李，還準備了一大袋子方云鶴愛吃的食物和煮雞蛋，對他千叮嚀萬囑咐，方云鶴心里很不是滋味，他緊緊擁抱母親，答應下次回來的時候帶一個大胖孫子。林雨萍一早收拾好行李，被母親堵在門口，母親堅決不許她離開，林雨萍執意要走，母親假裝摔倒扭傷了腳，林雨萍趕忙把她扶起來送去醫院。方云鶴和夏文忠來到車站，遲遲不見林雨萍，眼看火車馬上就要開了，方云鶴只好和大家一起上車。
林雨萍給母親辦住院，醫生要帶林母做全面檢查，她只好承認自己是假裝扭傷，林雨萍在門口聽到這番話，就頭也不回趕去火車站。林雨萍來到火車站的時候，火車已經徐徐開走，她和方云鶴失之交臂，方云鶴答應在大西南等她，林雨萍望著火車漸漸遠去，她傷心不已。
方云鶴一行人被安排在一節大悶罐車廂，他夜不能寐，夏文忠猜到他是想林雨萍了，忍不住拿他打趣，方云鶴不由地想起和林雨萍相識相戀的過程，當場拿出手絹疊了一個小老鼠。林雨萍也是一夜未眠，天不亮就拎著行李離開了家。
方云鶴不想拖著石膏去大西南，他從車廂里的爐膛里撿起一塊燒紅的煤燙開紗布，夏文忠苦苦規勸也無濟于事。
林雨萍急匆匆趕到車站買票，被隨后追來的母親一把把錢搶走了，林雨萍堅持要去貴州工作，沒想到母親已經找院長取消了她去三線的資格，林雨萍只好乖乖回家。方云鶴看到車廂里的人都沒精打采，昏昏欲睡，就把大家招呼起來，人們憧憬著貴州山清水秀，方云鶴提議讓夏文忠彈琴唱歌，大家一起跟著他合唱，車廂里頓時活躍起來，回蕩著琴聲和歌聲，不知不覺就到了目的地。
方云鶴等人下了火車，看到來自全國各地的工人們都來支援三線，他們很快找到去盤河嶺農場的大卡車，由于連日來的奔波勞頓，夏文忠和幾個同志出現了頭暈惡心的癥狀，方云鶴讓司機停車休息一會，還讓上海來的護士何秀雯拿出暈車藥給夏文忠等人喝下去，方云鶴趁機在本子上畫下來貴州的山水，想以后給林雨萍看。
天漸漸黑了下來，大卡車在山路上一路顛簸，突然出現故障，司機鼓搗半天也不得要領，方云鶴不費吹灰之力就修好了，車隊繼續趕路，幾經周折終于來到盤河嶺農場，孟德耀和副指揮長范文鈞早就帶人在門口迎接他們，把他們帶到四面漏風的宿舍，宿舍是大通鋪，里面陰冷潮濕，貴陽來的18歲小伙子徐誠看中靠柱子的位置，被山西來的吳大龍搶了過去，夏文忠對這里的條件大失所望，方云鶴拿出當地的三件寶—雨鞋，雨衣和大棉襖來逗他開心，夏文忠還是無法釋懷，這里和他想象的太不一樣了，其他人也很失落，只有方云鶴樂樂呵呵的。
范文鈞鼓勵大家克服眼前的困難，爭取短時間內把這里建好，何秀雯很樂觀。孟德耀和范文鈞立刻召開了歡迎會，把盤河嶺農場的簡單介紹了一下，這里的條件很艱苦，農場特意安排新來的同志住在這里最好的房子干打壘，每十人一間，孟德耀重點強調農場就是一個對外的牌子，真正的工作機密的，不能隨便議論，只要做好自己的工作就好，吳大龍首先提出質疑，不知道來這窮鄉僻壤做什么，孟德耀沒有正面回答，讓大家先除草，鏟地，建帳篷，歡迎全國各地來的工作人員。
會后，方云鶴和夏文忠來找孟德耀請示工作，孟德耀任命方云鶴為基建處第一工程隊隊長，夏文忠為副隊長，他們倆信誓旦旦表示絕不辜負孟德耀的期望，接下來的日子，方云鶴不顧腿傷帶頭修路，高喊口號為大家加油鼓勁，同志們分工合作，干得熱火朝天，夏文忠勸方云鶴注意腿傷，可他卻不以為然，夏文忠就和他鉚足勁一起干。
午飯是兩個饅頭，稀飯和咸菜，吳大龍大發牢騷，徐誠也是滿腹怨氣，方云鶴勸他們先吃點苦，日后就能換來甜，吳大龍不服氣，一口咬定孟德耀等人開小灶，夏文忠被激怒，對他拳打腳踢，方云鶴帶著他們親眼見證一下領導們的伙食，吳大龍和徐誠等人來到辦公室，看到孟德耀和范文鈞他們還在忙工作，桌子上擺著每人一個饅頭和咸菜，連稀飯都沒有，孟德耀還關心方云鶴他們能不能吃飽，吳大龍等人羞愧難當，只好悻悻離開，方云鶴狠狠教訓了他們一頓，逼他們向孟德耀等領導認錯，他們很難為情，徐誠埋怨吳大龍瞎搞事。
雨下了一整天，方云鶴帶著同志們依舊冒雨干活，吳大龍又冷又累，強烈要求停止工作，方云鶴趕忙吹哨通知大家收工，吳大龍一路小跑往回趕，腳下一滑摔了個大跟頭，引得大家哄堂大笑。方云鶴等人還在熟睡，突然聽到一號井方向傳來報警聲，他們二話沒說就趕過去支援，孟德耀和范文鈞迅速趕到現場，得知321區發生冒頂，還有傷員被困礦井，孟德耀摘下眼罩就沖進去救人。
方云鶴和夏文忠等人隨后趕到，他們奮不顧身沖進去，吳大龍急忙攔住徐誠，擔心井下有危險，方云鶴救出傷員送到救護車上。事后王主任主持召開現場會，說明此次礦難情況很嚴重，有15人犧牲，李隊長愿意承擔一切責任，王主任讓他先做好死難者家屬的安撫工作。