上海解放前夕，身为银行家太太、徐家少奶奶的陶素兰因不堪忍受腐朽沉闷封建家庭生活折磨，参加一次校友联谊会，结识了中共地下党员夏莲和民航飞行员方杰，并们鼓励下报考了民航女性侍应员(即空姐)。由于徐家父子暗中作梗，致使陶素兰名落孙山。当得知事实真相后，陶毅然决定离开丈夫和家庭去寻找光明和出路，但同时也付出了失去可爱双胞胎女儿心心和爱爱代价。

陶素兰提着行李投奔夏莲，夏莲鼓励直接去找陶父老同学、中航总经理刘敬宜。方杰引见下，陶素兰当面向刘总经理表达了当空姐决心，并得到刘理解和支持。培训空姐课堂上陶素兰与傲慢美方教官埃迪发生了激烈冲突，但赢得了大家尊敬。夏莲通过陶素兰和方杰，与刘敬宜接通了关系，希望弃暗投明站到人民一边来。与此同时，中统特务机关也暗中监控刘动向，并指派特务关立达查明夏莲真实身份。

辽沈、平津、淮海战役后，全国解放在即，中航和央航被迫搬迁香港。刘敬宜通过陶素兰主动约见夏莲，和中共代表杨凡商谈两航起义可能性。一次空中紧急抢险过程中，方杰接替喝醉酒的美方机长埃迪驾驶飞机迫降成功，但美方副董事长却将功劳记埃迪头上，引起中方职员强烈不满。埃迪当众侮辱陶素兰被方杰狠狠地教训了一顿，中美双方矛盾进一步激化，也更坚定了刘敬宜等起义决心。方杰未婚妻丁玛丽劝方去美国被方拒绝。

夏莲向陶素兰坦承了中共地下党员身份，陶素兰也逐渐发现老同学关立达特务身份。陶素兰积极投身到起义准备活动中，与方杰频繁接触引起丁玛丽误会，甚至赌气扔下女儿云云远走美国而去。蒋介石为控制两航，召两航总经理到台湾述职。两航总经理与中共代表杨凡紧急磋商后，决定由刘敬宜只身前往。关立达奉命将装有定时炸弹的美国洋娃娃交给刘专机乘务员陶素兰，被方杰察觉后化险为夷。刘敬宜安全返回香港准备起义。

新中国宣告成立后，两航起义时机成熟。杨凡代表两航起义委员会宣布起义。中统特务机关狗急跳墙，命关立达率特务企图强行阻止起义，被方杰等起义人员击毙。起义顺利举行，十余架飞机从香港启德机场起飞，飞向新中国首都北京。解放后，陶素兰与方杰结了婚，并抚养女儿方慕云长大成人；而徐家保姆吴妈却没有跟着徐家去台湾，而带着陶女儿心心(即白秋璇)隐姓埋名地留了上海。白秋璇长大后才貌双全，被民航招收为空中乘务员，并赢得乘务队副队长陈亦雄和飞行员杨一川爱慕和追求。