1964年，东北鹤松矿务局基建科技术骨干方云鹤带领组员施工，突然遭遇矿井塌方。方云鹤紧急带领队员们撤离，虽然逃出生天，方云鹤还是在事故中双腿负伤，几个月都得在轮椅上度过。1964年是国际局势突变的一年，中共中央为应对国内外的严峻局势，从当年起转而加紧进行战备工作，在云、贵、川、陕、甘、宁、青等西部省区的三线后方地区，开展大规模的工业、交通、国防基础设施建设。 在“备战备荒为人民”、“好人好马上三线”的时代号召下，全国上下掀起一股踊跃报名，支援三线建设的热潮。省里积极响应党中央号召，召开领导班子会议，要抽调各矿务局的精干成员前去支援三线建设。林书记汇报，本来鹤松矿务局支援三线的小组指挥长非孟德耀莫属，但最近孟德耀却因操劳过度，左眼视力严重受损，一时找不到更好的人员来顶替孟德耀。给孟德耀做检查的医生林雨萍建议他必须要做手术，当孟德耀得知手术后还得修养3个月，闷闷不乐。 孟德耀的徒弟方云鹤，夏文忠一起到医院来看孟德耀，两人一起逗孟德耀哈哈大笑，孟德耀也说要尽快做完手术，好去参加方云鹤和林雨萍的婚礼。他们走后不就，林书记一行人就到医院来看望孟德耀，孟德耀试探省里是不是有什么重大行动，林书记嘴里不漏半点口风，只是让孟德耀好好休养身体，这就是他目前最大的责任。方云鹤找到未婚妻林雨萍，两人来到为大婚准备的新房。虽然还只是毛坯房，两人却在房间里畅想着未来的生活，如何给房间摆放家具，甚至给未来的孩子都起好了名字，两人觉得一切充满了希望。 林书记召开会议，商讨寻找合适的人选来代替孟德耀担当指挥长。会议到一半，孟德耀闯进会议室，强烈要求，无论如何他都要前去支援三线建设。林书记拧不过孟德耀，只得同意，并委任他为指挥长，孟德耀提出要带上自己的得意弟子夏文忠。孟德耀找到夏文忠，告知他这个消息，夏文忠欣喜若狂你。夏文忠问及方云鹤是否同行，孟德耀说到方云鹤如今腿伤未愈，再加上马上要大婚，此次去大西南怕是来不及了。 孟德耀还特别交代，见到方云鹤的时候，一定不要提去大西南的事儿。方云鹤还是探到了风声，找到孟德耀，无论如何都要去大西南。孟德耀无奈只得答应，却担心林雨萍是否会放方云鹤走，毕竟一个月后就是他们的新婚。方云鹤却很有信心，林雨萍一定不会阻止他的。果然，林雨萍得知方云鹤要去大西南，虽然为他高兴，却担心自己是否能同去。方云鹤打包票，只要她去写申请，肯定能一起去，林雨萍顿时开心。回到家中，林雨萍将这个消息告诉林母，遭到林母强烈反对。

方云鹤的母亲韩凤英也不同意儿子在养好腿伤，举办婚礼之前去大西南，方云鹤大费口舌，方母都不为所动。林雨萍去向院长递交去西南的申请表，院长以她是独生女，要照顾母亲，不同意她去。韩凤英来找孟德耀求情，去见到孟德耀向妻子齐大姐坚持要求，不顾眼睛受伤，也要去大西南。韩凤英感动，不再坚持阻止方云鹤去大西南，但是要求，去大西南之前先结婚。 林母来找韩凤英，两人就子女是否前去大西南出现争端。林雨萍找到林书记，为表示要去大西南的决心，要剪发明志，被林书记拦下，同意她去大西南的申请。 林母前去教训方云鹤，方云鹤苦口婆心，无法说服林母。到了去大西南人员名单发榜之时，方云鹤，夏文忠都在名单上，唯独少了林雨萍。林雨萍伤心落泪，方云鹤找到工作人员，得知林雨萍因为有个舅舅在海外，政审不合格。方云鹤大发雷霆，林雨萍劝阻。 方云鹤，林雨萍找到林书记，林书记得知，特批林雨萍去大西南。林母坚决反对林雨萍前去大西南，林雨萍收拾行李要赶往火车站，被林母拦下，见林雨萍执意要去，林母假装脚崴伤了被送进医院，林雨萍只好将林母送去医院。 方云鹤，夏文忠来到车站，却不见林雨萍前来，焦急等候着林雨萍。林雨萍察觉了母亲其实是假伤，愤怒地离开医院，匆忙前去火车站，却来迟了一步，列车已经发动。林雨萍拼了命去追赶，列车却无情地呼啸而去，只留下林雨萍在站台上泪如雨下。林雨萍不能同行，方云鹤惆怅不已，夏文忠知道方云鹤的心思，一路上想尽各种办法逗方云鹤开心。

林雨萍见无法赶上方云鹤的列车，准备自己买票前去大西南，正在窗口买票时，林母赶来制止，告知她已经被领导取消了前去大西南的资格，林雨萍愕然。前往大西南的路上沉闷单调，大家只好苦中作乐，一路上拉歌侃大山，在闷罐车上呆了八天九夜才到终点，还需再转乘大卡车才能到达“盘河岭农场”。大卡车颠簸不已，众人晕车晕的七荤八素，幸亏上海来的护士何秀雯随身带着晕车药，才解了众人困境。 大家在卡车上觉得很难受，倒是方云鹤神采奕奕，只觉得这里山美水美，每到一个休息点都要下来将山水用素描画下来，想着要将一路上画的素描寄给林雨萍。到达目的地，众人看到周围荒凉的场景，都是心头一凉，这里一片荒芜，根本不是他们想象中的样子。指挥长孟德耀，副指挥长范文钧侯在目的地迎接他们，告诉他们当前的任务就是投入基础建设。一番激昂的动员讲话后，众人终于明白了身上的职责。 众人进入宿舍，发现每人铺位上都摆放着水靴、雨衣、破棉袄，这是当地人的三件宝，当地雨季漫长，这些都是在这里生活的必备品。众人投入火热的建设中，到用餐时发现只有咸菜，馒头，稀粥，吴大龙鼓动大伙儿闹情绪，认为领导在开小灶，却给工人吃这些粗茶淡饭。方云鹤为了平息众人的不满，带他们去查看孟德耀的伙食，当看到孟德耀这些领导也跟工人吃着一样的食物，起哄的工人们都惭愧不已，生产秩序慢慢恢复。 贵州雨季漫长，众人不辞辛劳冒雨工作十几个小时才能下工，住处简陋，无法遮雨，可是劳累一天的工人们压根顾不上这些，回到房间都是倒头便睡。一日，一号矿井突发塌方事件，矿工被困在矿井中，方云鹤要进矿洞抢救，被拦阻下来。塌方事件造成多名矿工死伤，孟德耀主动揽过责任。

俞新月在家里与母亲斗智斗勇，摆事实讲道理，从国家建设需要讲到个人的未来，可无论她如何努力，母亲就是不同意，俞新月一气之下将自己锁在房间里，不吃不喝，俞新月的决心终于让林母让了步，林母含泪答应去医院为她说情。 然而，当俞新月带着母亲来到医院时，领导却告诉她，医院支援三线建设的人员已满，让她安心工作。最后的希望破灭了，俞新月欲哭无泪。塌方事故传出，以吴大龙为首的一批动摇分子，又开始产生逃跑的念头。屋漏偏房连夜雨，当天暴雨发作，众人的宿舍在暴雨中被冲垮，吴大龙被坍塌的土墙压在下面，幸亏伤势不重。 众人只得转移住进帐篷中。第二天，大家的身体也开始出现问题，有的人开始拉肚子、拉痢疾，可医疗队的药物根本不够用，意志力差的工人纷纷要求调回原单位，却遭到领导的严厉批评，矛盾终于爆发，来自山西的吴大龙等人产生了逃走的念头，在吴大龙的怂恿下，徐诚也开始动摇。 一天夜里，徐诚在吴大龙的怂恿下，鬼使神差地跟着吴大龙离开矿区准备逃走，几个人慌不择路地在黑夜掩护下开始了逃亡之旅。方云鹤半夜醒来，发现吴大龙铺位上无人，且衣服也不见，回想夏文忠白天的话，方云鹤顿时明白过来，拿起手电拔腿追赶。方云鹤半路将徐诚、吴大龙一行人拦住，血气方刚的方云鹤对众人的愚蠢行为气愤不已，大义凛然地指责众人，当初一腔热血报名前来，如今却因一点点暂时的困难当起了逃兵，堂堂七尺男儿怎么能做出这种不负责任的事来？ 徐诚在方云鹤的劝说中渐渐清醒过来，认识到自己的错误，选择返回。可一心只想离开的吴大龙却执迷不悟，说留下来迟早会死在这里，他宁可做懦夫也不要在这里受苦等死。吴大龙这种毫无纪律的言行激起了方云鹤的怒气，双方产生了尖锐的冲突。 为防止方云鹤和夏文忠报信，吴大龙等人将他们捆绑在树干上。就在此时，孟德耀带着人赶来，孟德耀给大家讲述了三线建设对国家安全的重要性，投身国家建设必须要有敢为人先的奉献精神，对待眼前的困难要有革命乐观主义精神，必须绝对服从组织的安排，同时谴责逃走的可耻行为，一席话让众人羞愧不已，孟德耀还告诉大家，这是事关国防建设的重要企业，不是想来就来想走就走，当逃兵轻则失去工作，重则坐牢，众人顿时傻眼，想不到这种行为会有这么严重的后果。

远在贵州的方云鹤试图给家人写信，却不知道自己身处何方，基地有一套严格的保密制度，不能问，不能打听。他想到县城里将信件寄出，却没有时间，只好委托买菜的运输队将信带到县城寄出。 就在林雨萍忧心忡忡之时，她接到了方云鹤的第一封信，然而，信上却没有地址，信中只提到“青天岭农场”几个字。 林雨萍无法前往大三线，思念的煎熬促使她向单位请假前往贵州寻找方云鹤。然而，当她跋山涉水来到盘县青天岭时，却发现这里杳无人烟，根本没有什么农场。林雨萍饥寒交迫，迷失在大山之中，被毒蛇咬伤而晕倒，幸亏被砍柴的当地村民苗来福发现才幸免于难。