1960年的春天，铁道队战斗英雄金灿烂和带着设备回厂的火车专家常汉卿在一列疾驰的蒸汽火车上相遇，常汉卿因拒绝让出自己箱子所占的铺位而与晕车的金灿烂起了争执。外面传来警报声和枪声，金灿烂忘记晕车，冲出去协助乘警抓住了搞破坏的特务，她又误会同样带着箱子的常汉卿身份，两人因此结下梁子。江南机车厂政治部副主任冯仕高亲自来车站迎接金灿烂，原来金灿烂转业的地方就是常汉卿所在的机车厂，一路上两人都看对方不顺眼。江南机车车辆厂里到处灯火辉煌，来自祖国各地的青年人干劲冲天为中国第一台实验电力机车试车进行着大会战。

常汉卿陪冬妮娅喝过酒之后留下图纸就要离开，不料两人却因为一氧化碳中毒倒在床上，常汉卿用仅存的意识打破窗户，惊动了保卫。冯仕高陪同金灿烂来到常家小白楼，大姐常汉坤帮助常汉卿遮掩行踪。警报传来，金灿烂冲进旁边的专家楼看到倒在一起的常汉卿与冬妮娅，误会常汉卿耍流氓。常汉卿和冬妮娅刚被送进医院抢救，整个厂子都在议论这对胆大包天的男女。瓦西里代表苏联专家组就此事对厂里提出抗议，两国专家相爱是绝对不被允许的，冯仕高和金灿烂这件事的引起了上层的“高度重视”，金灿烂负责调查。

1960年的春天，铁道队战斗英雄金灿烂和带着设备回厂的火车专家常汉卿在一列疾驰的蒸汽火车上相遇，常汉卿因拒绝让出自己箱子所占的铺位而与晕车的金灿烂起了争执。外面传来警报声和枪声，金灿烂忘记晕车，冲出去协助乘警抓住了搞破坏的特务，她又误会同样带着箱子的常汉卿身份，两人因此结下梁子。江南机车厂政治部副主任冯仕高亲自来车站迎接金灿烂，原来金灿烂转业的地方就是常汉卿所在的机车厂，一路上两人都看对方不顺眼。江南机车车辆厂里到处灯火辉煌，来自祖国各地的青年人干劲冲天为中国第一台实验电力机车试车进行着大会战。

常汉卿陪冬妮娅喝过酒之后留下图纸就要离开，不料两人却因为一氧化碳中毒倒在床上，常汉卿用仅存的意识打破窗户，惊动了保卫。冯仕高陪同金灿烂来到常家小白楼，大姐常汉坤帮助常汉卿遮掩行踪。警报传来，金灿烂冲进旁边的专家楼看到倒在一起的常汉卿与冬妮娅，误会常汉卿耍流氓。常汉卿和冬妮娅刚被送进医院抢救，整个厂子都在议论这对胆大包天的男女。瓦西里代表苏联专家组就此事对厂里提出抗议，两国专家相爱是绝对不被允许的，冯仕高和金灿烂这件事的引起了上层的“高度重视”，金灿烂负责调查。

常汉卿为了不影响正在进行的新机车实验，对金灿烂谎称自己已经与白曼宁订婚。他要立刻出院，找冬妮娅拿回图纸赶快工作，金灿烂却告诉他冬妮娅的房间根本没有图纸。常汉卿与技术员陈凯确认了图纸丢失更加焦急，金灿烂看着对工作如此上心的常汉卿决定私放他回厂，这让常汉卿对金灿烂原本的印象有所改观。常汉卿发现机车的问题出在苏联专家严格保密的“核心技术”上，但瓦西里始终不让冬妮娅回车台，常汉卿要拆开苏联设备，而姚怀明却坚决阻止他。金灿烂用军人方式解决问题，当着瓦西里的面猛灌白酒，被随后赶来的常汉卿阻止并急送医院。

金灿烂担心白曼宁受刺激出事，找冯仕高要求住进白曼宁的双人宿舍，冯仕高提醒金灿烂小心站错队。常汉卿在冬妮娅和姚怀民的帮助下成功解决了技术问题，姚怀民却劝常汉卿电力机车在中国没有出路。冬妮娅接到了还有30个小时就要撤退的消息，想要帮助常汉卿解决更多技术问题。安保巡逻的金灿烂碰到加班工作的二人，从冬妮娅亲昵的表现中金灿烂坚信“大字报”的背后另有隐情，但是常汉卿却拒不承认。最后，常汉卿答应了金灿烂去安慰白曼宁才得以脱身。

厂里要给苏联专家们开欢送会，金灿烂答应了常汉卿帮助他见冬妮娅最后一面。之后，金灿烂帮助常汉卿对付瓦西里给冬妮娅秘密传递消息，两人又在送别会上合力拖延瓦西里为冬妮娅提供时间。冬妮娅成功破解了常汉卿隐藏在报纸上中的信息，她把回复的消息隐藏在了加密的日记本里，在瓦西里的阻止下无法交到常汉卿的手中。站台上，不被准许来送行的常汉卿躲在一旁拉着手风琴来为冬妮娅送行，冬妮娅冒着被发配到西伯利亚的风险，把日记本从窗口扔下了火车，这一切都被金灿烂看在眼里。金灿烂要没收常汉卿的日记本交给组织审查，常汉卿觉得上交审查会耽误实验机车进度，所以他骗金灿烂日记内容是他与冬妮娅的情诗从而搪塞过去。

白曼玉来找常汉卿，碰到了常汉卿的徒弟陈凯，白曼宁让陈凯继续支持常汉卿，陈凯借此机会向白曼宁委婉的表达爱意。金灿烂鼓励心情低落的常汉卿，留给常汉卿联系吴厂长的方式，希望他能得到厂长的支持，常汉卿带着情绪给吴厂长打电话，被吴厂长训斥使他恢复了冷静。冯士高从技术科的报告中得知了报纸中确实有秘信，又有人向他报告金灿烂把吴厂长的地址送给常汉卿的消息，冯仕高担心金灿烂影响了她自己的前途，随即把报纸中秘信的消息告诉了她，并危言耸听的告诉她冬妮娅留下的日记本有可能是苏修特务问题，引起了金灿烂的警觉。

吴厂长借调金灿烂到电力机车研究室当联络员，保护常汉卿研发机车不受干扰，并开会向全体员工宣布电力机车不能停。冯仕高尽自己的能力帮助金灿烂提高了车太的伙食标准，得到了吴厂长的表扬。杨部长给了常汉卿最后一次机会，常汉卿带着人又热火朝天的干了起来，在三天之内解决了无数个小问题，实验终于成功，中国制造的电力机车开动了，全场欢呼，在门口等候以防不测准备带常汉卿离开的常汉坤只好回家，撕掉了车票。

劳累过度的常汉卿在车台驾驶室睡着了，金灿烂给常汉卿盖上自己的毛毯不小心在常汉卿的身边睡着了，被赶来的大姐和冯仕高发现，大姐让金灿烂远离常汉卿，冯仕高替金灿烂不值要把金灿烂调回保卫科。常汉卿不小心弄脏了金灿烂的毛毯，亲自给金灿烂洗毛毯，缺乏生活经验的他把金灿烂哥哥留给他的毛毯洗坏了。内疚的常汉卿给金灿烂赔偿了一条新毛毯，金灿烂对常汉卿发脾气，一旁的常汉坤看不下去，拿钱赔偿金灿烂，金灿烂一气之下要调回保卫科。常汉卿为了不让金灿烂调离职位去找吴厂长。

金灿烂请常汉卿到山上打兔子吃，想劝说常汉卿在厂里给大家做个报告，常汉卿因为金灿烂不让他讲清楚洋拐棍的问题而拒绝做报告。在金灿烂的激将下，常汉卿吐出了刚吃下的烤兔肉，又摔到了陷阱里踝骨脱臼。正在帮常汉卿正骨的金灿烂被正巧赶来的常汉坤误会，推倒金灿烂磕伤了头。厂医院里，牛医生说常汉卿的伤处理很及时，过意不去的大姐让牛医生帮金灿烂检查伤口。

常汉卿脚伤恢复，帮金灿烂买了一辆破旧的二手自行车并帮她修好，白曼宁来通知二人常汉卿没有得到特等功。气愤的金灿烂找到冯仕高，原来冯仕高把金灿烂整理的材料断章取义才使得常汉卿没有得到特等功。大姐常汉坤也来找冯仕高，无意中听到两人的对话，误会金灿烂与冯仕高是一伙的。大姐劝说常汉卿出国，常汉卿把自己关在屋里做着艰难的选择。冯仕高告知金灿烂可以调回保卫科，而这一幕正好被常汉卿看到，常汉卿下定决心离开出国。

车台上，意气风发的常汉卿带着大家加班加点对机车进行调试。杨部长秘密来到厂里私访，常汉卿向他讲解变压器低压侧调压的技术得到了杨部长的认可。报告会议上，常汉卿就用如何用好“洋拐棍”的问题向杨部长表达了自己的想法，吴厂长为常汉卿争取特等功，杨部长承诺，只要在宝成线试车成功就给常汉卿补发特等功。常汉卿请金灿烂在路边摊吃臭豆腐，想让金灿烂调回车台继续当联络员。常汉坤得知常汉卿与金灿烂在吃路边摊马上找了过来，生气的拉常汉卿回家。

金灿烂来找常汉卿询问他们去宝成线的时间，并答应跟他一同前去让常汉卿很高兴。金灿烂私下嗔怪常汉卿昨天扔下她独自离开的事情，并指出常汉卿被大姐保护的太好，没有经历过挫折，让常汉卿有了感触。等到出发的那一天，陪常汉卿同去的金灿烂却突然变成了王胖子，常汉卿十分气愤，立刻给冯仕高打电话，被徒弟陈凯及时阻止，这时候白曼宁来给常汉卿送护膝，被常汉卿拒绝，陈凯告诉白曼宁金灿烂已经送了一副狗皮的护膝给常汉卿，白曼宁顺手把自己做的护膝送给了陈凯，陈凯十分高兴。

常汉卿给金灿烂打电话，得知大姐请金灿烂到家吃饭，内心十分焦急，在给金灿烂打电话发现她开始疏远自己。姚怀民在吴厂长的劝说下去宝成线帮助常汉卿完成行走部的工作，也学到了直直电机在内燃机上的改进方案。完成前期勘测工作的常汉卿焦急的回厂找金灿烂，没想到金灿烂坚决的与自己划清了界限。常汉卿向大姐常汉坤表示自己该长大了，并向大姐挑明自己很喜欢金灿烂。冯仕高帮助金灿烂拿到去夜校学习的机会，也能更多的接触到金灿烂。

金灿烂拿着常汉卿白天给她的晕车药，回忆起与常汉卿在一起的过往，这时，她发现自己的行李中有常汉卿偷偷塞给她的小纸条，常汉卿信中真挚的话语终于打动了金灿烂。夜晚，常汉卿在铁桥边独自散步，没想到碰到两个在铁轨上安置地雷的特务，常汉卿就要被特务灭口，金灿烂及时赶来，经过一番斗智斗勇之后救下了常汉卿，金灿烂因此而负伤。金灿烂顾不得伤痛，和常汉卿合力拆除了地雷，又发现特务把钢轨接缝处的螺栓扭掉了，他们合力用肩膀扛着撬棍固定铁轨。

试车会上，没有想到杨部长也不顾个人安危跟着上了车，吴厂长告诉常汉卿取消极值实验，杨部长却不让他干预，常汉卿自信的要求加速，经过惊险的下坡路，极值实验终于成功了。奔腾号试车圆满成功，常汉卿得到特等功奖章，杨部长表彰常汉卿，常汉卿提醒大家不能自满要有危机意识，研发之途任重而道远，精彩的讲话让金灿烂带头拍手叫好。常汉卿照顾受伤的金灿烂洗头，冯仕高拍到他们俩亲密的照片威胁常汉卿要把照片拿给常汉坤看，并表示自己并没有输给常汉卿。

常汉坤又使计让常汉卿错过带金灿烂去拆线的时间，亲自推着金灿烂去拆线并与她谈话，告诉金灿烂自己要与她斗到底。醒过来的常汉卿跟她吵了一架，并去安慰金灿烂。大姐找到冯仕高希望他出面阻止两人的恋爱。关于定型生产的会议上，冯仕高对此志在必得，常汉卿与姚怀民虽然出发点不同但都不赞成定型生产。冯仕高找金灿烂到工人俱乐部礼堂，在只有他们的舞台与灯光中向金灿烂送上鲜花、深情告白。金灿烂拒绝了冯仕高，表明自己心里已经有了常汉卿。

常汉卿则更加坚定了自己同金灿烂携手一生的决心。他们向组织提交了结婚申请，冯仕高借口要审核不给答复，常汉卿非常不满。大家认为常汉卿不给机车定型，影响了全厂的物资供应和大家的利益。厂里降工资，冯仕高让大姐常汉坤放弃高薪津贴，引来常汉卿不满当众说出右倾言论，被冯仕高当场暂停一切职务接受组织调查。大姐担心常汉卿还会有更大的麻烦，金灿烂上门告诫姐弟俩听冯仕高的话，自己会帮忙想办法。

金灿烂为了结婚申请能够尽快通过，放弃了自己后备干部的身份。冯仕高因此很痛心，更加深了对常汉卿的怨恨。他打电话通知了金灿烂的老首长，老首长赶来怒斥金灿烂，不允许她嫁给常汉卿，常汉卿与老首长拼酒期望得到认可。常汉卿通过了考验得到了老首长的认可，金灿烂也收到了战友们凑的嫁妆。金灿烂与常汉卿拿到结婚登记证书，大姐要大办婚礼遭到金灿烂的反对，常汉卿从中调和却被大姐说是妻管严。

回到家，大姐与常汉卿合奏钢琴曲欢迎金灿烂。新婚之夜，二人状况频发，金灿烂甚至不小心把常汉卿踹下了床。大姐担心常汉卿受伤，警告了金灿烂。冯仕高也拿着金灿烂的照片，假装与金灿烂举办婚礼，宣誓爱她永不改变。白曼宁因为当天的播出事故去找冯仕高求情，想用金项链贿赂甚至献身给他，但冯仕高仅收下了检讨书。依旧将常汉卿作为自己的对手。特殊时期，粮食供应紧张，常家也只能喝白粥。

被金灿烂劝诫的常汉卿看着厂里的职工们表达了自己的敬佩和感慨，却因为低血糖而晕倒，大姐和金灿烂都把自己的食物节省下来留给了常汉卿。苦日子里，一家人的联系紧密了起来。大姐要去北京开会，带了几个箱子想帮常汉卿采购副食品，金灿烂对大姐一心为家的精神非常敬佩。夫妻二人决定替大姐分忧，把家里的花园改成了菜地。大姐回来后看到自己的花园被毁非常生气，金灿烂亲自下厨做肉菜给常汉坤接风而大姐的情绪有所缓解，但之后巧合得知肉的来源后常家姐弟感到十分不适，常汉卿一边呕吐一边极力袒护金灿烂。

常汉坤因为金灿烂失去了干部身份没有办法给弟弟庇护和供应粮的锐减冲她发火，常汉卿极力袒护着金灿烂，常汉坤勉强认可。金灿烂种植的蔬菜迎来了大丰收，两人亲自把自家丰收的土豆送给了陈凯、姚怀民、王胖子等厂里职工，又各自分别去送给了白曼宁和冯仕高，大姐也因为大丰收态度有所缓和。杨部长突然提前来验收大功率半导体整流试车的情况，常汉卿却报告因为几个国产半导体配件质量不高，因此还无法达到标准，姚怀明提出部里批了进口的半导体原器件可以使用。

常汉卿坚持真实，验收失败，杨部长黑着脸走下车，大家去食堂集合开总结会。 常汉卿，金灿烂和众人在食堂等待着杨部长训话，没有想到杨部长却大力赞许了常汉卿的做法，说他实事求是的科学态度达标了，平台集成能力达标了，洞察世界一流技术发展方向的眼光达标了！“批斗会”变成了“庆祝会”，大家吃到了久违的笋子炖肉。陈凯没有放弃对白曼宁的追求，把自己的笋干炒肉大部分都分给了她。

冯仕高听到了工会在谈论金灿烂的不当言论，及时制止维护金灿烂的名声。冯仕高在北京的母亲来信，劝冯仕高回北京，被冯仕高拒绝，他请求妇科医生的母亲帮金灿烂的忙。金灿烂来给冯仕高提交离婚报告，冯仕高觉得这是趁人之危没有立刻签字，常汉卿赶到，表示自己绝对不会因此跟金灿烂离婚。吴厂长来找金灿烂，劝她不要离婚，让她先冷静一下，带着金灿烂去北京出差，参加火车司机高级培训班，常汉卿阻拦金灿烂去，吴厂长说服常汉卿同意。

吴厂长带着金灿烂到北京见到了齐教授，金灿烂这才知道吴厂长是来带她看病的，齐教授为金灿烂安排了国内最好的妇产科医生林院士，为金灿烂做了手术。金灿烂无意中得知帮助自己治病的齐教授其实是冯仕高的母亲，是冯仕高谎称自己是他的未婚妻让齐教授重点治疗。冯仕高因为撒谎的事情向金灿烂道歉，金灿烂对冯仕高的真情有所愧疚。金灿烂的检查报告出来了，手术很成功，金灿烂向齐教授坦白自己已经结婚，跟冯仕高只是同事关系。

在小吃摊请同事吃饭庆祝的常汉卿和金灿烂被大姐带回了家。为了让常家有个健康又优秀的后代，大姐开始严格控制金灿烂衣食起居。她虽然表面严肃，却依然把自己在欧洲时买的大衣送给了金灿烂。大姐希望金灿烂在孕期里在家休假，安心养胎。常汉卿帮助金灿烂跟大姐求情让金灿烂继续工作，前提是金灿烂必须严格执行大姐的营养食疗计划。半年后，金灿烂还有两个月生产，大姐让常汉卿盯紧金灿烂，千万不能让她上车。但金灿烂不听建议，上车干活孩子导致羊水破裂 。

大姐把孩子抱进小白楼，这让孩子的妈妈金灿烂有点吃味。吴厂长找常汉卿让他对宝成线的进口电力机车进行维修更新，常汉卿拒绝前往。吴厂长开导常汉卿，让他把这当成一次经济实惠的技术实验，得到了启发的常汉卿答应前往，依依不舍地离开妻儿。奶水不足的金灿烂为得到供应有限的猪蹄下奶，自告奋勇去杀猪。在王胖子的帮助下， 金灿烂终于杀了一头猪，得到了四个猪蹄。但她还需要更多的猪蹄，于是冯仕高介绍金灿烂去了生猪基地支农。因为杀猪，金灿烂还得到“金一刀”的称号。

金灿烂表示自己曾在秦岭修过铁路，对那里的高山陡坡都十分熟悉，愿意去帮助常汉卿完成这次有危险的实验。为了与常汉卿一起完成试车，金灿烂给儿子用生姜断了奶。大姐虽然可怜孩子，但当她得知金灿烂是为了帮助常汉卿，便理解了她，还让金灿烂照顾好自己。大雪天气，常汉卿决定照常进行实验。试车过程中姚怀民认为常汉卿太过冒险，但也只好听命于他。极限实验完成后。因为轨道结冰，巡道工没有提前预警，车辆打滑又遇到转弯，差点车毁人亡。多亏新制动系统的可靠表现与金灿烂过硬的驾驶技术才有惊无险。嘉奖会上，金灿烂代大家替巡道工求情成功。姚怀民把事情经过汇报给了吴厂长，吴厂长要求常汉卿道歉也对姚怀民进行了嘉奖。冯仕高告知吴厂长，常家可能藏有金条。

白曼宁把大姐送自己的金项链上缴给冯仕高。冯仕高让她趁着常家孩子过生日把长命锁还回去，并借机探查常家到底还有没有金条，大姐洞悉白曼宁内心。白曼宁嘱咐大姐贵重物品藏好，得到了大姐的感谢，又回报给冯仕高说常家已经没有金条了。大姐感到冯仕高总是盯着常家不放，便接到了总务处的通知要搬离原来的办公室。大姐在吴厂长的提醒下继续推动电力机车托拉斯，开会时她的发言却但被冯仕高说成是资本主义复辟。吴厂长这时拿出了中央文件，并让大姐牵头进行电力机车托拉斯的可行性分析。

原来周铁锤就是常家老爷流落在外的的私生子。大姐对周铁锤过分不讲究的生活方式感到厌烦，常汉卿觉得很新奇，只有金灿烂感觉亲切。吴厂长批评冯仕高近期对常家的私人打压，冯仕高表面接受批评，心里不服。常汉卿带着周铁锤来到锻造车间，想让他当个临时工，冯仕高前来阻挠，遇到事故被周铁锤所救，但也难解成见。金灿烂成功劝说冯仕高让周铁锤参加招工考试。考试当天厂里的许多人都来看热闹，周铁锤凭自己的技术通过了考试。负责拍照的白曼宁看到周铁锤之后惊慌离开的样子被陈凯看到，陈凯听到铁锤的唐山口音产生怀疑。

金灿烂为了让周铁锤尽早转成正式职工，督促他努力学习。为了加速国产化电力机车的定型，上级决定由常汉卿带队，赴欧洲SD公司学习，并洽谈购买新机车和技术转让。金灿烂得知大姐曾经的爱人在欧洲去世后，觉得大姐也应该去，于是常家的其他人决定一同去欧洲自费旅游，但被认为有移民嫌疑。虽然感到不快，但最终金灿烂和大姐决定留下，让常汉卿安心出国。常汉卿在SD遇到冬妮娅，冬妮娅给常汉卿聘书请他留下来，被常汉卿拒绝。SD公司不转让技术只卖机车，常汉卿和团队决定只买少量有助于研发的设备。冬妮娅不舍地送别了常汉卿。周铁锤的文化考试没有通过，金灿烂想起来自从铁锤到来，白曼宁就再也没来过小白楼。

得知周铁锤在酒窖醉倒，大姐赶紧把金条藏好，没有让金灿烂发现。周铁锤的师父告诉他，如果可以借助常家的名头同一位厂里的正式女工结婚，就能继续留在厂里。常汉卿回国，金灿烂因为他带回了冬妮娅送的巧克力而吃醋。全家都不同意周铁锤以留在厂为目的找女工结婚。周铁锤给白曼宁写信约她到公园相见，白曼宁万分不愿但还是决定前往。在公园她回绝了周铁锤为了转正指标假结婚的提议。白曼宁不慎掉入公园湖中，被铁锤救起并送到医院。常汉卿的报告指出引进机车是学习原理运用原理自主创新。冯仕高表示反对，还说服姚怀民把自己的署名从报告上删掉。白曼宁醒来后提交了同周铁锤的结婚申请书。

常汉卿的报告在吴厂长的帮助下取得了成功，吴厂长还宣布要组织全国专家来进行技术会战。常汉卿与来自全国各地的专家一同研究从SD引进的机车，与冯仕高在许多问题上起了分歧，多亏吴厂长从中调停担保。科研获得不小的进展，即将试车，北京却来了通知让常汉卿和吴厂长去参加政治学习。冯仕高接到舅舅齐主任的电话，让他在吴厂长与常汉卿不在的时候争取立功。试车时，冯仕高请来了记者还大喊口号；常汉卿对此非常反感，并没有把速度提高，突破记录。全家人都对常汉卿去参加政治学习表示担心，常汉卿自己也有些郁闷，为了让常汉卿安心，金灿烂保证替他守住机车。

冯仕高对金灿烂的据理力争置之不理，并谎称已经获得了吴厂长批准。金灿烂和姚怀民、陈凯跟随上车坚守岗位。冯仕高急功近利的试车实验发生了事故，幸好金灿烂把应急条款烂熟于心，才阻止了车毁人亡。冯仕高昏迷，部分人员受伤。冯仕高被抢救过来，但落下了终身残疾。吴厂长打算处理冯仕高，但碍于齐主任的介入只得手下留情。冯仕高失魂落魄地承认了错误，受到重大打击的冯仕高意图轻生，被金灿烂救起报复成为了他活下去的动力。

得了权势的冯仕高带人要把正在开会的吴厂长带走，被金灿烂阻止。冯仕高警告金灿烂尽早与常家划清界限，却被她严正拒绝。吴厂长坚持听完常汉卿的自主创新报告后自己跟着冯仕高离开姚怀民想要上前帮助吴厂长，被老婆林彩凤拦住。得罪过冯仕高的段先贵成了打击对象，周铁锤又怕又气。白曼宁建议他回老家，二人计划离婚之际，冯仕高把周铁锤叫走了。冯仕高处处针对常家姐弟，甚至停发了他们的奖金，常汉卿因不能继续研制机车而十分不快。

白曼宁指责周铁锤为了私利与亲人反目，没有收周铁锤给她买的手表。常汉卿痛心于国家机车事业的停滞，夫妻俩认为不能放弃学习，决定半夜回家偷书。他们在于心有愧周铁锤的掩护下躲过了冯仕高。周铁锤的行为保护了二胎出血的金灿烂，还帮常汉卿拿出了想要的书。金灿烂劝大姐谅解他。新政策提出不能放弃生产，常汉卿终于能堂堂正正回去搞科研。常汉卿去偷偷看望劳动的吴厂长，发现姚怀民也不约而同地来了。

常汉卿与姚怀民不约而同的去看望吴厂长，吴厂长告诉二人要通力合作。试车速度刚刚达到100千米时，冯仕高就希望立即发动火车去北京献礼。但技术检验和隐患排查还没有完成，常汉卿只得带领技术人员们日夜不休、加班加点。姚怀民因为写了大字报而受到厂里其他人的排挤，他为此感到很痛苦。周铁锤住进了小白楼，但是也因为伤害过同父异母的姐弟而难过。常汉卿为了解决走行部问题去找姚怀民，二人冰释前嫌、通力合作，终于在最后关头完成检验，让冯仕高可以如期去北京献礼。常汉卿累得在浴盆里睡着了，金灿烂心疼不已。

金灿烂向大姐表示希望帮助白曼宁被拒绝。在常汉卿的劝说下周铁锤来到羁押室救人，阻止了冯仕高采取进一步行动，为了救白曼宁王胖子也被解除了刚刚上任的干部职务。白曼宁因为这次事件受了很大惊吓，终身无法生育，她割腕自杀，被周铁锤及时救下。为了撇清相关责任，冯仕高开始调查白曼宁的身世。为了解除他对白曼宁的怀疑，王胖子为她和周铁锤领养了一个小女孩。看他们决定安心过日子的样子，冯仕高取消了调查的命令，白曼宁也在常汉卿的帮助下转职，开始了新生活。家里终于安生了，白曼宁给女儿取名安生。

有一批外国科研资料迟迟没能通过审查。常汉卿去找冯仕高要资料他才给常汉卿看了保存完好的资料并按舅舅齐主任的意见批准通过。刚刚收到资料，包括常汉卿在内的所有技术人员又要去支农；他们边劳动边研究，终于做出了第二代电力机车的图纸，却被冯仕高带人收走。冯仕高随后收到了母亲齐教授与他断绝关系的信，并因此十分伤心。1976年秋天，常汉卿与金灿烂打扫街道，想着被搁置的事业大哭起来。还没擦干眼泪，便得知了四人帮被打倒的消息。常汉卿与金灿烂赶紧找到正要被带走的冯仕高，询问被没收图纸的下落，他却只是嘴上认输。

金灿烂的师父退休，她成为了首席试车员；常郡博从农场回来告诉父母高考恢复，他想参加高考；双喜临门，一家人吃饭庆祝。为了常郡博以后的发展大姐想把他过继给自己当儿子，被金灿烂当场拒绝。在常汉卿的劝说下，常郡博回农场复习，常汉卿给儿子制定了复习计划，大姐给他备足了生活用品。常汉卿夫妇得知农场长不让知青高考报名，在吴厂长的支持下赶去帮儿子和众知青解围，又带着他们去报名，踏上新的道路。高考结束，常郡博考了全市第一，高兴地告诉全家自己要子承父业。常家人搬回了小白楼。看着家里空荡荡的样子，大姐伤感之际，王胖子和陈凯等人把常家的钢琴搬了回来，姚怀民也送来了亲手做的状元楼。

得知常郡博没有被录取，一家人都很惊异。冬妮娅随即邀请常郡博跟着自己去香港读书，常汉卿没有直接答复。常郡博是因为家庭背景的问题无法被自己报考的重点大学重点专业录取，感觉前途渺茫的他把自己关在房间里不吃不喝。常汉卿与吴厂长去北京想办法，结果也只能让他上一所大专。常郡博离家去香港找到冬妮娅，并通过了香港大学的考试。这一年间金灿烂十分想念儿子。吴厂长来找常汉卿，让他准备出发去日本考察。常汉卿担心金灿烂的状态想要请假，但金灿烂表示自己不会再沉溺在儿子离开的痛苦中。在日本，常汉卿在看到两国电力机车的技术差距的情况下和吴厂长坚持自主研发的路线；拒绝了日方将新干线出口给中国的提议。

杨部长来到厂里，带来了立项研发动车组，而且能让生产生活两全其美的好消息。在常汉卿的领导下，厂里与各个国家的技贸合作取得了成功。八十年代，周铁锤为了给安生买电视在公园摆摊。常汉卿知道后，安排陈凯探望，正遇上江海洋来找茬。常汉卿为周铁锤升级了成射击摊位，江海洋射击多次不中负气离开，周铁锤挣了很多钱。周铁锤家买了电视，白曼宁这才知道周铁锤一直在摆摊赚钱。但王胖子和工商人员来到家里把周铁锤带走了，说他无证经营且涉及赌博，还连累常汉卿被带走批评教育。大姐十分生气，责怪周铁锤不为即将升职为总工程师的常汉卿着想。

常汉卿边同廖一梅跳舞边向她描述自己的梦想，廖一梅逐渐被说服，要求常汉卿再同她跳一支恰恰；一曲未毕，舞会就被吃醋的金灿烂叫停。常汉卿跟金灿烂说明原委过后，金灿烂主动找到廖一梅，向她道歉，用自己的真诚把她留了下来。吴厂长同廖一梅和常汉卿一起去北京开技术会，会上常汉卿和廖一梅配合默契，一次性通过了动车组的技术论证。廖一梅借机帮常汉卿要来了总工程师的职位，双喜临门，廖一梅要请常汉卿和吴厂长吃饭，席间她向常汉卿告白了。常汉卿拒绝了廖一梅，并让她看到他们这一代高级知识分子肩上的重任。廖一梅和常汉卿达成共识，约定一起实现技术突破。

为了郡腾的考试，金灿烂向吴厂长请假，并托中国科技大学毕业的廖一梅帮忙。常郡腾考试发挥优异，如愿考进了中科大少年班。两个侄子终于被培养成材，大姐把家产都留给常汉卿，只身前往法国去过自己的生活。常郡博在法国找到大姐，告诉她自己已经是她的过继儿子了。新任厂花廖一梅向上任厂花白曼宁打听常汉卿与金灿烂的事情，被白曼宁委婉劝诫。因为买不到最先进的计算机设备，常汉卿建议廖一梅推迟一百六十千米时的试车，但廖一梅不愿听从她的安排。上层的巡视员要来巡查，无奈试车照常进行。环

一曲舞毕，廖一梅握住电线自杀，被金灿烂及时救下并告诉大家是她让廖一梅教她跳舞才出的事故；避免了廖一梅再被人非议。醒来的廖一梅因为从白曼宁处得知金灿烂为了自己被降职的事而十分感慨。厂里关于廖一梅的传言颇多，常汉卿告诉出院的廖一梅，金灿烂请她到家里吃饭，被廖一梅拒绝。她不想再打扰常汉卿夫妻二人的生活，廖一梅重拾斗志，一改之前与同事相处的态度，虚心接受同事的意见。1985年，一百六十千米时再次试车，常汉卿把对讲机接通了厂里的广播，对全厂人广播试车的实时状态，并取得了圆满成功。廖一梅感谢常汉卿给了她重新找回尊严的机会。姚怀民决定不再接受返聘，好好陪伴自己的妻子。

周铁锤与安生谈话，表示为了白曼宁也要与安生断绝关系。陈凯来到周铁锤家里，向安生说出真相。安生深受触动，看着白曼宁写给自己的信，失声痛哭。陈凯还拿出了当初在白曼宁老家调查得到的证据，周铁锤同他一道去给白曼宁作证。白曼宁无罪释放，安生放弃军校，考上了铁道学院，周铁锤拉着白曼宁的手，一家人再次和睦地回家了。菲利普看到了常郡博的资料把他升职为高级职员，让他回去劝说常汉卿来为SD工作。常郡博回国前，菲利普给常郡博看了公司的机密资料，本想把资料带回国的常郡博在冬妮娅的劝说下，还回了资料。常郡博归国，一家人终于相见。常汉卿看到常郡博刚毕业就待遇极高，猜到SD另有目的。

SD公司让常郡博说服常汉卿不成，便诬陷常郡博窃取商业机密。冬妮娅不明白自己已经让郡博归还了资料，为何借阅册上没有记录。常汉卿要与SD公司打官司，但以个人之力打国际官司基本是不可能的。常汉卿积极接受北京调查组的调查，与廖一梅如期去参加北京的技贸协定洽谈会。技贸协定会上，常汉卿遇到了菲利普，为了国家利益他并不做出让步。SD公司下了传票，让郡博回欧洲接受调查。出差回来的常汉卿让金灿烂放心，因为国家提供了专业的律师和专家团队帮助常郡博。一番努力之后，父子俩最终度过难关，一家人在欧洲大姐公寓庆祝官司胜利，常汉卿想劝说大姐一起回国，被大姐婉拒。