辽沈战役前夕，东野护路军小文工团员韩方在完成宣传动员的任务归途中，被土匪金奎抢入金岭山寨，欲要她做压寨夫人。野战军某部侦察排长蓝铁娃只身闯入山寨解救韩方，与前来争取金奎归顺国军的闫守志展开较量，迫使金奎率部加入了解放军。金奎不服纪律约束，将代理连长蓝娃捆绑，并要拉队伍撤回山寨。韩方冒死营救蓝娃。营长罗世民决心要处决金奎。蓝娃执意刀下留人，并用计谋让这个纪律涣散的特殊新兵连斗志高昂。老虎团被编入新组建的铁道纵队，蓝娃想不通，借口旧伤复发躲进纵队医院。团长决定撤销蓝娃职务以正军纪，蓝娃向团长请求留在老虎团当个大头兵。廖耀湘兵团南逃，闫守志胁迫铁路局工程师蓝靖宇炸毁金唐河大桥，阻止解放军追歼。蓝娃率部队围剿，歼灭闫守志部。金奎碍于铁娃父亲的情面，放走了闫守志和蓝靖宇。蓝娃惩办金奎，不予原谅蓝靖宇。蓝岚在寻找父亲的路上，险些落入国民党残匪之手，幸而被逃离部队的金奎所救。金奎被蓝楠数落，终回部队自首。韩方为金奎说情，引起蓝铁娃误解。团长同意金奎留部队察看，蓝铁娃只得服从，但对金奎耿耿于怀。听说父亲是国民党的工程师，蓝岚晕倒在哥哥铁娃的怀里。韩方将蓝岚唤醒，希望她参加铁道兵。蓝岚认为自己无脸回家，决定留在哥哥身边。新中国成立，蓝铁娃带着韩方和蓝岚回家看望母亲，却看到已逃脱国民党部队的父亲蓝靖宇。他不顾母亲的苦苦挽留，愤然离家归队。数年后，蓝铁娃跟随铁道兵老虎团开拔兰新铁路建设工地。指挥部苏联专家安德烈力挺在家赋闲的蓝靖宇为总工程师。蓝岚为父亲参加铁道兵兴奋不已，蓝铁娃却对蓝靖宇敬而远之，令蓝靖宇苦不堪言。闫守志潜入工地，组织潜伏特务暗杀苏联专家安德烈。被特务劫持的蓝靖宇撕毁委任状，正告自己的学生终止谋杀，投案自首。闫守志则化装成铁道兵，打着蓝靖宇的旗号混入指挥部，和韩方不期而遇。危急时刻，金奎出手制服闫守志。蓝娃也率兵将残匪一网打尽，救出蓝靖宇。蓝岚随文工团到工地慰问演出，批评哥哥不理解父亲。倔强的蓝铁娃将妹妹赶出连队，遭到韩方和金奎的鄙视。蓝靖宇因自己的历史问题被暂停工程师职务，安德烈也无奈地被召回苏联。韩方决定与众叛亲离，固执已见的蓝娃推迟婚期。蓝娃将怨气撒向金奎，金奎则表示他要正式追求韩方，令蓝娃恼羞成怒。兰新铁路建设遭遇大爆破瓶颈，身在北京兵部机关的铁靖宇，化名给儿子寄去战胜大爆破的施工良药。蓝岚来工地慰问演出，教导员秦琼对她展开爱情追求。金奎要做蓝岚的监护人，蓝铁娃不满。韩方指责蓝铁娃小肚鸡肠，蓝铁娃终于明白，自己误解了金奎。蓝铁娃赶回北京参加妹妹的婚礼，却发现妹妹在无人处哭啼。蓝铁娃将另娶他人的秦琼痛打一顿，蓝岚突然为秦琼说情。韩方感到秦琼放弃蓝岚必有隐情。兰新铁路顺利完工，新任团长的蓝铁娃与参谋长金奎率部开赴青藏铁路建设工地。蓝岚一再拒绝父母都认同的罗世民，拿定主意等金奎。蓝铁娃将精力放在了施工中，蓝岚却利用采风的机会调查秦琼的隐情。正在成昆铁路建设指挥部担任工程师的韩方担心蓝铁娃蛮干，特意电话叮嘱金奎做好施工监督。蓝铁娃认为金奎与韩方合起来对付他，对金奎的劝阻置之不理。高原缺氧使部队施工异常艰难，韩方再次来到蓝铁娃身边并肩作战，并与蓝铁娃主动完婚，令蓝铁娃和指战员倍受鼓舞。蓝靖宇也主动请缨来到青藏线，研究冻土施工，助儿子一臂之力。蓝铁娃不理解父亲为何念念不忘逃到国外的闫守志，韩方则劝蓝铁娃，不要再过问父辈心中的秘密。蓝岚带着文工队员为战士们演唱《金珠玛米亚古都》，韩方将秦琼婚变的秘密告诉蓝楠。蓝岚拟要以金奎为原型编创话剧小品，却传来金奎为救战友壮烈牺牲的消息。蓝铁娃终明白，秦琼因为帮助有难的方瑞玲，才与蓝岚绝情。关角山隧道发生大塌方，蓝铁娃带领被困的100多名指战员展开自救，并成功脱险。累到在抢险第一线的蓝靖宇告诉铁娃，他们兄弟姊妹本不是一家人。蓝铁娃和蓝岚表示，蓝靖宇永远是他们的亲生父亲。逃往海外的闫守志带着赠送的高原强力压力锅车队来到关角山，蓝铁娃方才知晓闫守志才是蓝靖宇的亲儿子。闫守志跪倒在父亲坟前真诚谢罪⋯⋯蓝铁娃希望身为华侨的闫守志多为祖国建设做贡献，在《铁道兵志在四方》的嘹亮歌声中，率部踏入茫茫戈壁，投入南疆铁路的建设中。
