1949年8月，国民党田老六(马仑 饰)团前往玉门，执行炸毁油矿任务。我军57师169团奉命保护玉门油矿，钢刀连连长石兴国(王铮 饰)冲锋在前。师部命令要拦截消灭田老六的部队，并给钢刀连派去报务员许茹(蒋方婷 饰)、军医唐娜(端木崇慧 饰)和玉门油矿的邱建设(宁理 饰)。

许茹和石兴国相爱，唐娜则是钢刀连指导员周远(甘林熠 饰)的女朋友。和田老六的战斗中，给解放军带路的梅老汉伤重不治，临终之际让石兴国照顾女儿梅大妮(宁丹琳 饰)，梅大妮却认定父亲是让她嫁给石兴国。田老六亲自带领部队突袭玉门油矿，并下令杀了玉门油矿工程师田义文(朱宏嘉 饰)。

田老六部队特派员任新我(任山 饰)和田义文是大学同学兼好友，冒着生命危险放了田义文。

田义文(朱宏嘉 饰)下山通报钢刀连，田老六(马仑 饰)已经带领加强营出发。田老六带领加强营突袭玉门，钢刀连拦截，双方激战，我军大部队赶到，全歼田老六加强营。田老六和加强营营长逃窜，被石兴国(王铮 饰)和神枪手齐占山(薛奇 饰)击毙。任新我(任山 饰)被捕，许茹(蒋方婷 饰)大吃一惊，原来任新我是许茹的亲哥哥。

任新我被捕后拒不投降，原来他的妻子儿女都被当做人质扣压。他告诉好朋友田义文，自己在玉门油矿还留下一个两岁的小女儿，希望田义文能够帮他照看。9月，解放军和平接管玉门油矿。

师政委王振华(陈锐 饰)接到命令，要调他到军里任副政委。王振华为了搞好石油师的改编，主动辞去军副政委任命，留在石油师任师政委。改编的第一件事就是交枪，石兴国(王铮 饰)主动找到师部，要求把神枪手等军事过硬人员调往兄弟战斗部队，师部首长严厉批评了他，要求他必须做好大家的思想工作。

许茹(蒋方婷 饰)劝慰石兴国，来到石油战线依然是为祖国做贡献，还鼓励他从零学起。交枪仪式在雨中举行，从作战部队到建设部队，战士们未来将面临何种考验，没有人知道。

师政委王振华(陈锐 饰)接到命令，要调他到军里任副政委。王振华为了搞好石油师的改编，主动辞去军副政委任命，留在石油师任师政委。改编的第一件事就是交枪，石兴国(王铮 饰)主动找到师部，要求把神枪手等军事过硬人员调往兄弟战斗部队，师部首长严厉批评了他，要求他必须做好大家的思想工作。

许茹(蒋方婷 饰)劝慰石兴国，来到石油战线依然是为祖国做贡献，还鼓励他从零学起。交枪仪式在雨中举行，从作战部队到建设部队，战士们未来将面临何种考验，没有人知道。

刘大勇(王铮 饰)追求许茹(蒋方婷 饰)，得知许茹的男朋友是石兴国(王铮 饰)后，再三表示道歉。刘大勇回到家中，发现家里突然出现一个陌生女人，他得知梅大妮(宁丹琳 饰)是来找丈夫石兴国的，气不打一处来， 认定石兴国是个陈世美。石兴国和许茹、周远(甘林熠 饰)和唐娜(端木崇慧 饰)决定在同一天举行订婚仪式，钢刀连为此特意准备了一场联欢晚会。

刘大勇和一帮工人带着梅大妮赶到订婚现场闹场，订婚晚会不欢而散。面对师领导的问询，石兴国和许茹表示，如果不把梅大妮的事情处理好，他们就不再向部队打报告结婚。

石油师一团入驻玉门油矿后，面临学习石油技术的巨大难关。王振华(陈锐 饰)和程孟华(屈扬 饰)决定抓好钢刀连这个典型，让工程师田义文(朱宏嘉 饰)做钢刀连的技术教官，带动全连学习石油技术。邱建设(宁理 饰)因为在解放前有多次贪污腐败行为，曾被任新我(任山 饰)、田义文举报，抓进大牢，因此对任新我、田义文怀恨在心。

邱建设检举田义文和国民党特务任新我在组织上有勾结，油矿办公室认为这是一桩大案，决定收押田义文进行审查。由于许茹(蒋方婷 饰)是任新我的亲妹妹，也被叫去帮助查清问题。

小雨的奶妈听说又开始查任新我(任山 饰)的问题，把小雨送到田义文(朱宏嘉 饰)家门口就不管了，四五岁的小雨流落街头。梅大妮(宁丹琳 饰)和炊事班战士上街买菜时，发现小雨饿昏在街头，赶忙把小雨送到医院治疗，之后带回了钢刀连。经石兴国(王铮 饰)和石油师领导协调，许茹(蒋方婷 饰)的问题得到解决。

但油矿办公室坚持不放田义文，说田义文在解放之际，放走国民党特务任新我，且没有证据证明他和任新我没有关系。

石兴国(王铮 饰)愿意为田义文(朱宏嘉 饰)作保，放田义文出来工作。石兴国立下了军令状，田义文终于被放了出来。钢刀连的干部战士自发举行欢迎仪式，令田义文非常感动，决定把自己的石油知识倾囊相授。经过认真的学习，考试中钢刀连取得了全团最好成绩，石兴国、周远(甘林熠 饰)的成绩更是名列前茅。

培训考试之后，田义文和石兴国、周远研究，准备下一步把石油师的干部战士分到各个钻井队去，一边干一边学。然而钢刀连一到钻井队，就遇到了新问题，不少工人师傅担心教会徒弟，饿死师傅。

石兴国(王铮 饰)愿意为田义文(朱宏嘉 饰)作保，放田义文出来工作。石兴国立下了军令状，田义文终于被放了出来。钢刀连的干部战士自发举行欢迎仪式，令田义文非常感动，决定把自己的石油知识倾囊相授。经过认真的学习，考试中钢刀连取得了全团最好成绩，石兴国、周远(甘林熠 饰)的成绩更是名列前茅。

培训考试之后，田义文和石兴国、周远研究，准备下一步把石油师的干部战士分到各个钻井队去，一边干一边学。然而钢刀连一到钻井队，就遇到了新问题，不少工人师傅担心教会徒弟，饿死师傅。

刘大勇(王铮 饰)看柏春生(郜峰 饰)身子骨单薄，提出二人摔跤，如果柏春生赢了，自己就教他学技术。柏春生学技术心切，同意摔跤，被刘大勇摔得鼻青脸肿。齐占山(薛奇 饰)打抱不平，和刘大勇打了起来。刘大勇对许茹(蒋方婷 饰)一直怀有爱意，他得知许茹爱养兰花，特意到市场上买了一盆兰花，许茹拒绝了。

石兴国(王铮 饰)为了学好钻井技术，带动钢刀连拜师学艺，他自己执意要拜刘大勇为师。刘大勇为了击败石兴国这个“情敌”，在拜师学艺大会上对石兴国百般刁难，企图逼退石兴国。

刘大勇(王铮 饰)的师傅郝师傅(王琇强 饰)赶到拜师大会，痛斥刘大勇，并让石兴国(王铮 饰)脱下上衣，让人们看石兴国全身留下的伤疤，大家深受感动。郝师傅表示自己要重新出山，收石兴国做徒弟。拜师学艺活动终于展开，石兴国带领干部战士刻苦学艺，常常夜深人静，还在营地刻苦练习。

石油师和玉门矿务局宣布，由钢刀连官兵组成钢刀钻井队，并准备抽调钢刀钻井队和刘大勇的第一钻井队，奔赴玉门油矿西部的青草湾一带，进行钻井勘探。

连队要出发了，石兴国(王铮 饰)和许茹(蒋方婷 饰)商量着想给梅大妮(宁丹琳 饰)在玉门找个婆家，谁知梅大妮不答应。梅大妮提出了一个令所有人啼笑皆非的办法，如果石兴国和她结婚，哪怕结一天婚就离婚， 她也愿意。许茹在大学学过俄语，来到玉门油矿后，她经常翻译一些苏联石油技术资料， 供干部战士学习。

石油师和玉门油矿为了开发青草湾，要从苏联请石油专家，石油师和玉门矿领导，以及田义文(朱宏嘉 饰)、许茹、石兴国、刘大勇(王铮 饰)等人组成了苏联专家接待小组。

苏联石油专家乌瓦诺夫(谢瓦 饰)来到玉门油矿，田义文(朱宏嘉 饰)和许茹(蒋方婷 饰)只提供了青草湾的俄文勘探资料，乌瓦诺夫认为不提供玉门地区的全部勘探资料，是对他的不尊重。玉门地区的全部勘探资料田义文都有，但是并没有翻译成俄文。许茹等人为了满足苏联专家的要求，连夜奋战，翻译出勘探资料的核心摘要，并提供了大量的图表。

乌瓦诺夫得知许茹等人连夜翻译出这么多资料，深受感动。在进一步勘探期间，石兴国(王铮 饰)、许茹和田义文等人，都和乌瓦诺夫结下了深厚的友谊。

梅大妮(宁丹琳 饰)感激石兴国(王铮 饰)和许茹(蒋方婷 饰)对自己的真诚相待，为了成全石兴国和许茹，决定从三人关系中退出，她带着小雨离开了钢刀连。石兴国和许茹在玉门找了好多地方，最后在刘大勇(王铮 饰)家找到了梅大妮。梅大妮说只有石兴国和许茹先结婚，她才肯留下来。

石兴国和许茹答应梅大妮，只要青草湾打出石油，他们就正式结婚。石兴国和刘大勇的钻井队挺进青草湾，展开打擂比武。刘大勇的钻井队技术成熟，稳扎稳打；而石兴国的钻井队因为技术上不太成熟，又不能放稳心态，一开始在钻井上出现了严重偏差。

紧急时刻，石兴国(王铮 饰)等人在郝师傅(王琇强 饰)的指导下，用水泥填了废井，端正心态，重新开钻，很快取得了不错的进展。刘大勇(王铮 饰)钻井队的探井率先一步钻出石油，大家激动不已。就在这时，石兴国的钢刀钻井队也在新井中打出了石油。石油师为了培养红色专家和技术人员，要选拔一部分干部战士，到不同学校进修学习。

唐娜(端木崇慧 饰)被选送到西北医学院学习半年，许茹(蒋方婷 饰)则被选送到苏联巴库石油学院进修一年。石兴国和周远(甘林熠 饰)都表示支持女友去进修，婚期可以向后推迟。

西北石油局决定开发柴达木油田，程孟华(屈扬 饰)参谋长被任命为柴达木开发指挥长。石兴国(王铮 饰)和周远(甘林熠 饰)得知邱建设(宁理 饰)被提拔为玉门矿务局副局长，感到十分意外，石兴国一直认为邱建设道德作风存在一些问题。邱建设对石兴国一直是表面上客气，实际上恨之入骨，在得知许茹(蒋方婷 饰)被选拔到苏联进修后，就写举报信，举报许茹哥哥是国民党特务，个人资产阶级生活习气严重。

石兴国、周远带领钢刀连官兵，即将奔赴青海柴达木。田义文(朱宏嘉 饰)作为主要工程技术人员，也要一同前往。

石油局和玉门油矿领导对石兴国(王铮 饰)等人此次出征高度重视，特意举办了欢送仪式。梅大妮(宁丹琳 饰)为了不给许茹(蒋方婷 饰)等人添麻烦，带着小雨偷偷爬上了西去柴达木的汽车。石兴国发现梅大妮擅自跟来非常恼火，严厉批评她无组织无纪律，钢刀连战士纷纷说情，石兴国才同意梅大妮和小雨跟着部队。

柴达木的生活异常艰苦，这里交通不便，车队动不动就会趴在沙窝里，要靠人力推车。此外风沙大和缺水等问题也困扰着大家，人的日常饮水和钻井需要的水都要靠骆驼运载。

在柴达木，因为缺水，卫生问题一直难以解决，很多人都生了虱子。梅大妮(宁丹琳 饰)看到战士们的鞋都磨得破破烂烂的，准备把结婚用的布面剪成鞋垫，做成袜子，给同志们穿。梅大妮和小雨成了钢刀连不可缺少的成员。唐娜(端木崇慧 饰)到西北医学院学习去了，但许茹(蒋方婷 饰)出国进修的通知却迟迟收不到。

许茹向人打听，才知道她的进修材料被上面卡住了。许茹到西安找到唐娜，二人一起到西北石油局医务室询问，这才知道因为有人举报许茹的哥哥是国民党特务，所以出国进修没有通过。王振华(陈锐 饰)政委劝告许茹，不要让这件事成为思想上的包袱。

许茹心情痛苦，但也无可奈何。

程孟华(屈扬 饰)参谋长到钢刀连驻地看望大家，还送来蔬菜，但他也表示缺水情况一时很难改善，希望大家做好心理准备。许茹(蒋方婷 饰)听说因为自己，石兴国(王铮 饰)在提拔副指挥长的问题上受到了影响，她找到邱建设(宁理 饰)询问情况。邱建设告诉她，石兴国的提拔使用的确受到了影响，而且因为她、石兴国和梅大妮(宁丹琳 饰)的关系，不少群众都对石兴国有看法，石兴国还会受到更严重的处理。

邱建设还说，许茹养兰花是典型的资产阶级生活习气。许茹非常难过和心痛，把自己养的十几盆兰花全部摔碎扔掉。石兴国的钢刀连钻井队正面临缺水的严重考验，由于指挥部格尔木也发生水荒，骆驼队送不来水，钢刀连面临生死关头。

钢刀连的水彻底用光了，战士们把最后一点水留给了小雨。小雨看到梅大妮(宁丹琳 饰)无微不至地照顾自己，要叫梅大妮妈妈。不少干部战士干渴病倒，石兴国(王铮 饰)不得不停止钻井，组织一部分人在沙漠里寻找水源。炊事班的老班长张长禄(戈滨 饰)已经多日没有喝水，但他默默地又一个人出去找水。

老班长很长时间未归，石兴国赶忙组织人手出去寻找，在戈壁滩上，大家发现老班长已经牺牲，众人悲痛不已。梅大妮在老班长牺牲的地方发现了新鲜的野牦牛粪，她告诉石兴国，哪里有野牦牛，哪里就会有水源。石兴国让战士们将老班长的遗体送回营地，独自陪着梅大妮去找水。

梅大妮(宁丹琳 饰)和石兴国(王铮 饰)沿着野牦牛的蹄印，果然在沙漠深处的一处石崖下，找到了一股细小的泉水。大家向梅大妮表示感谢，梅大妮说是老班长用自己的生命，指引着大家找到了泉水。钢刀连官兵们沉痛悼念老班长，石兴国说老班长是为石油事业献出了自己的宝贵生命，大家更要好好工作，多打油井，以此纪念老班长。

许茹(蒋方婷 饰)一直没有从担心自己影响石兴国的阴影里走出来，她给石兴国打电话诉说自己的心情，可隔着电话始终没有说明白，因此许茹的心也一直没有得到宽慰。许茹下决心要和石兴国分手，石兴国看到许茹写的分手信痛苦不已。刘大勇(王铮 饰)来看许茹，发现许茹昏倒在地上，赶忙把她送到医院。

刘大勇(王铮 饰)和刘小青(苏濛濛 饰)(赵培琳 饰)在医院照顾许茹(蒋方婷 饰)，出院在即，刘大勇让许茹先住到了他们家，方便兄妹照顾她。当许茹身体痊愈，提出要回宿舍时，刘大勇再次向许茹求婚。许茹为了让石兴国(王铮 饰)彻底死心，答应了刘大勇，但要求只有夫妻之名而无夫妻之实。

石兴国从周远(甘林熠 饰)那里得知许茹要和刘大勇结婚的消息，特别意外。唐娜(端木崇慧 饰)从学校结业回来，找到许茹，逼问她为什么和石兴国分手。许茹只好告诉唐娜，自己是因为深爱着石兴国，不愿意拖累他，才不得不同他分手，并要求唐娜为她保密。

钢刀连在钻探柴达木成功后，回玉门油矿休整，家属也被接到营地和战士们团圆。

许茹(蒋方婷 饰)和刘大勇(王铮 饰)要结婚了，得知他们的婚礼定在建军节，钢刀连的干部战士都分外气愤，要去大闹婚礼。周远(甘林熠 饰)害怕有人闹事，便决定自己和唐娜(端木崇慧 饰)也在建军节结婚，让石兴国(王铮 饰)当主婚人，全连干部战士都必须出席他的婚礼。周远和唐娜谈及此事，表示想不通许茹为什么要和石兴国分手，唐娜欲言又止。

婚礼当天，谁也没想到，梅大妮(宁丹琳 饰)跑到刘大勇和许茹的婚礼上，不许他们拜堂成亲。她不仅指责刘大勇不讲情义，更责备许茹薄情寡义。石兴国和钢刀连干部战士闻讯赶到刘大勇的婚礼现场，阻止了梅大妮的大闹。周远和唐娜劝石兴国忘掉许茹，考虑梅大妮，石兴国摇头苦笑。

石兴国(王铮 饰)生病，梅大妮(宁丹琳 饰)一直在床前伺候。齐大娘(林筱凤 饰)再次说起他们的婚事，梅大妮说已经把石兴国当成了哥哥，况且自己没有文化，配不上石兴国。石兴国深为感动，答应了和梅大妮的婚事。国家在新疆成立新疆石油局，主抓新疆石油建设。

石油师政委王振华(陈锐 饰)调到新疆，出任石油局局长。新疆原来的中苏石油公司，苏方把所有股份交给中方后全体撤离。工作遇到困难，王振华把钢刀连调到新疆，开展新一轮的工作。许茹(蒋方婷 饰)听到这个消息，赶忙和唐娜(端木崇慧 饰)去石油局请命，希望也能为此出一份力，石油局领导婉拒了她们的好意。

马上要去新疆了，石兴国觉得梅大妮刚怀孕自己就要离开，十分对不住她，梅大妮却说自己已经很满足了。

到了新疆大家才发现，中苏公司几年来开发独山子油矿，只有两口油井出油，产量也不高。大部分苏联石油权威认为新疆石油没有前途，只有少数苏联专家认为应该向准噶尔盆地地台地区发展。王振华(陈锐 饰)、石兴国(王铮 饰)等人得知有一个主张地台地区有石油的苏联专家还没有撤走，前去拜访，没想到竟是乌瓦诺夫(谢瓦 饰)。

乌瓦诺夫问他们，许茹(蒋方婷 饰)为什么没有到苏联巴库石油学院进修，最后表示只有见到许茹，才能交出勘探资料。王振华调许茹到新疆，唐娜(端木崇慧 饰)一同前往，刘大勇(王铮 饰)得知此事闷闷不乐。许茹临行前，给刘大勇和刘小青(苏濛濛 饰)(赵培琳 饰)做了一桌子菜，以表达自己的感激之情。

刘大勇喝得大醉，对许茹用了强。

许茹(蒋方婷 饰)和唐娜(端木崇慧 饰)来到新疆，乌瓦诺夫(谢瓦 饰)见到许茹后遵守诺言，把自己的勘探资料交了出来。许茹协同翻译连夜把勘探资料翻译出来，看过后，田义文(朱宏嘉 饰)等人认为这些资料还不完备，要想得出石油具体储藏位置的确切结论，需要在这些勘探资料的基础上，进一步重新实地勘探。

王振华(陈锐 饰)让石兴国(王铮 饰)、周远(甘林熠 饰)、田义文、许茹、唐娜和新疆局有关人员组成勘探队，对地台地区重新勘探。准噶尔盆地条件恶劣，在这次勘探途中，石兴国得知了许茹嫁给刘大勇(王铮 饰)的原因，懊悔自己对许茹关心太少。勘探队在当地群众的帮助下找到了黑油山，看着十几米高的沥青小丘和汩汩冒着的石油，大家心情激动。

中央军委下令撤销石油师编制，石油师全体官兵都要转业到当地石油部门。虽然转业了，但大家心里仍然是一个兵，还要继续发扬解放军的优良传统，在石油战线再立新功。石兴国(王铮 饰)的钢刀连改编为钢刀钻井大队，奔赴黑油山进行钻探。

石兴国发誓，不打出石油，决不离开黑油山。钢刀钻井大队的家属也纷纷准备从玉门搬迁到新疆黑油山。刘大勇(王铮 饰)得知了许茹(蒋方婷 饰)怀孕的消息，可他对那天晚上的事情早就没有了记忆。日常勘探中经常出现一些意外情况，石兴国不止一次跳进泥浆池，腿上落下了毛病，不舒服时总要让唐娜(端木崇慧 饰)针灸。

一次唐娜碰巧有事出去，石兴国让许茹帮忙，这个场景被刚刚赶到的刘大勇撞个正着，刘大勇认准了妻子对自己不忠的事实，大闹起来。

刘大勇(王铮 饰)得知那天晚上自己的行为后，向许茹(蒋方婷 饰)赔礼道歉，许茹不肯接受，向刘大勇提出离婚，刘大勇坚决不同意。石兴国(王铮 饰)找到许茹，说二人虽然结不成婚，但还可以做朋友、做亲人，他希望许茹能够幸福生活。许茹原谅了刘大勇的行为，继续和他生活在一起。

石兴国的钻井大队经过几个月奋战，三口探井先后出油。在一号井出油的一刻，全大队的干部职工和家属都到现场观看，王振华(陈锐 饰)也特意从乌鲁木齐赶来。梅大妮(宁丹琳 饰)生下一个女孩，王振华为她取名叫祝捷，寓意庆祝会战胜利告捷。黑油山油井出油，这个油田按照黑油山的维吾尔语发音，定名为克拉玛依油田。

石油部决定在克拉玛依开展石油大会战，任命王振华(陈锐 饰)政委为会战总指挥长，同时调动全国的精兵强将集体支援，各地钻井队奔赴克拉玛依，一场声势浩大的石油大会战拉开帷幕。玉门油矿的副局长邱建设(宁理 饰)带领刘大勇(王铮 饰)、张云清等钻井队，相继来到克拉玛依。

克拉玛依大会战开始，会战指挥部把参加会战的48支钻井队编为6个钻井大队。考虑到几支玉门老牌钻井队对新疆的地质情况不了解，统一被编入钢刀钻井大队。钻井队统一使用乌拉尔新型钻机，刘大勇所在的钻井队没用过，石兴国(王铮 饰)要他们进行技术培训，刘大勇不屑一顾。

刘大勇盲目加大钻压和转速，虽然进度上来了，却导致钻机损坏失火。石兴国和周远(甘林熠 饰)主动替刘大勇承担责任，他们说钻井队离不开刘大勇，最后三人都被记大过，刘大勇作为代队长留任。

两年过去，克拉玛依成为一个新兴石油工业城市。朱德(王伍福 饰)到克拉玛依视察，对石油工人的成就给予了高度赞扬。四川的川中石油大会战正处于困难关头，原来出油情况不错的三口油井突然都不出油了。石油部再一次让王振华(陈锐 饰)带领田义文(朱宏嘉 饰)、石兴国(王铮 饰)等人，前去参加川中石油大会战。

王振华、石兴国等人抵达四川后，对100多眼油井进行了全面勘察分析。经过调查研究，田义文提出川中油田属于裂缝性油田，不能再盲目地搞大会战。尽管上级领导对川中油田抱有很大希望，但王振华、石兴国、田义文等人都坚持要如实上报。

石油部接受王振华等人的意见，宣布川中石油大会战结束。石兴国等人回到克拉玛依，此时克拉玛依的大炼钢铁运动正搞得如火如荼。

邱建设(宁理 饰)因为敢吹牛，已经被提拔为克拉玛依的负责人、大炼钢铁总指挥。他不但不准大家正常搞石油生产，甚至要用钻井设备大炼钢铁。石兴国(王铮 饰)、田义文(朱宏嘉 饰)等人为了保护钻井设备，同邱建设发生正面冲突。邱建设竟然派工人民兵把田义文和石兴国抓到了看管所里，进行所谓的政治审查。

王振华(陈锐 饰)带病到北京，向石油部领导反映情况。部长要求严查新疆某些人借口大炼钢铁破坏石油生产的行为。新疆和石油部成立联合工作组，调查处理克拉玛依破坏石油生产的情况。邱建设闻讯后，匆匆组织人马开始搞石油生产，但是因为设备损坏，物资不足，刘大勇(王铮 饰)钻井队钻井时发生井喷事故。

齐占山(薛奇 饰)为了保护油井和同志，壮烈牺牲。经联合工作组调查，邱建设被开除党籍，降职为后勤处副科长。齐占山被追认为优秀党员、生产英雄，刘大勇钻井队被命名为“齐占山钻井队”。

东北松辽大会战即将开始，王振华(陈锐 饰)被任命为会战指挥部副指挥长，他带领田义文(朱宏嘉 饰)、许茹(蒋方婷 饰)和指挥部技术人员先去东北实地勘探。石兴国(王铮 饰)等人同家人告别后，也即将奔赴松辽平原。邱建设(宁理 饰)担心留在克拉玛依以后还会被人瞧不起，便找到石兴国，也要求参加松辽会战。

石油部已经决定，会战重点向大同镇（今大庆）以南地区发展。王振华认为还是要把大同镇以北地区勘探明白，再决定北上还是南下。大同镇以北地区大水泡子一个连一个，地势条件恶劣，王振华便把他带来的钢刀钻井大队和其他新疆钻井队安排在这里。

石兴国、周远(甘林熠 饰)、刘大勇(王铮 饰)等人带领钻井队来到松辽会战临时车站，只见车站周围钻井设备堆得像小山一样。指挥部派不出车辆来拉，他们就决定人拉肩扛，把钻井设备抬到会战指挥部。

石兴国(王铮 饰)带人实地勘察，决定炸开积冰，动工打井。在破冰打井的同时，帐篷无法御寒成了严重困难。石兴国向当地百姓请教，采取挖地窝子、搭窝棚，用冰雪堆墙的办法，解决了取暖问题。石兴国钻井大队负责的萨尔图66号井、杏树屯66号井、喇嘛庙72号井先后出油，且油量充足，远远超过大同镇以南地区的油井。

会战指挥部决定挥师北上，把主攻方向放到大同镇以北地区。一场大饥荒向全国袭来，钢刀钻井大队的家属们从克拉玛依搬迁到东北，住到自己动手建设的干打垒房屋里。余秋里部长提出一手抓生活，一手抓生产。梅大妮(宁丹琳 饰)和家属们上山挖野菜，石兴国带人上山打猎，但很快山上就挖不到野菜，也找不到任何猎物了。

不少人都得了浮肿病，梅大妮提出动手开荒，石兴国为家属们买了工具和种子，让家属们开荒种地。

邱建设(宁理 饰)到了东北后，很快就同矿区一些盗油团伙取得联系，通过盗窃石油，得到米、面、油和大量现金。他还向会战指挥部写举报信，诬告石兴国(王铮 饰)纵容老婆开荒种地是大搞资本主义。王振华(陈锐 饰)收到举报信后，反而称赞梅大妮(宁丹琳 饰)，并组织大家参观学习。

石兴国和刘大勇(王铮 饰)在后勤仓库蹲守偷盗石油的人，发现邱建设来到后勤仓库，在大输油管道上安了一个细输油管道偷盗石油。邱建设发现石兴国和刘大勇后惊慌失措，偷盗同伙把一根火把扔进了满是油桶的后勤库房中。刘大勇把石兴国推出库房，自己却被掉落的房架压住。

周远(甘林熠 饰)带人赶到，抓住邱建设，救出了刘大勇。放火首犯被判处死刑，邱建设被判处十二年徒刑。邱建设的老婆柴丽丽(黄迪 饰)难产，梅大妮和几个姐妹在风雪之中送其去医院。梅大妮为了保护柴丽丽，自己摔落到山沟下，不幸牺牲。

石兴国(王铮 饰)独自一人回到家中，看着屋里的一切，想起和梅大妮(宁丹琳 饰)从相识到相知的点点滴滴，悲痛不已。刘大勇(王铮 饰)虽然被救了过来，却留下了病根，下半身失去了知觉，他心灰意冷，有了轻生的念头。刘大勇偷偷藏了一瓶安眠药，许茹(蒋方婷 饰)及时发现并制止，她对刘大勇倾诉自己的真情，希望刘大勇不要轻易放弃，她愿意陪刘大勇一起走下去。

石油部召开大庆会战表彰大会，会上周总理向全世界宣告，中国实现石油自给自足，使用“洋油”的日子，已经一去不复返了。石兴国和全国劳动模范王进喜等人一道，被评为“石油英雄”。田义文(朱宏嘉 饰)不仅被评为先进工作者，也正式成为了一名共产党员。

欢声雷动的钢刀钻井大队所有干部工人，把石兴国和田义文高高地抛到了空中……