金葵不服管教，捆綁了代理連長蘭娃，把隊伍拉回山寨。韓國冒著生命危險營救蘭娃。營長羅世民決心處決金葵。蘭娃堅持以劍留人，用詭計讓這個紀律松懈的特種兵士氣高昂。
老虎團編入新組建的鐵道兵縱隊。蘭娃想不通，借口舊傷復發躲進了縱隊醫院。團長為了懲戒決定取消蘭娃的職務，蘭娃要求團長留在虎團當兵。
廖耀湘兵團向南逃竄，嚴守誌脅迫鐵路局工程師蘭靖宇炸毀金塘河大橋，阻止解放軍追擊。蘭娃領兵圍剿閻守智部。金葵因為鐵娃父親的好意，放走了閆守智和藍景瑜。蘭娃懲罰金葵，不原諒蘭靜玉。
在尋找父親的路上，藍藍差點落入國民黨土匪手中，但被逃跑的金葵救了。金葵被藍楠罵了壹頓，最後向部隊投降。韓國為金葵求情，引起藍鐵瓦誤會。團長同意金葵離開部隊接受檢查，蘭鐵娃只好服從，但她還是擔心金葵。
聽說父親是國民黨的工程師，藍藍暈倒在哥哥鐵娃的懷裏。韓方喚醒了藍藍，希望她加入鐵道兵。藍藍覺得自己沒臉回家，決定和哥哥呆在壹起。
新中國成立後，蘭鐵娃隨韓國和藍藍回老家看望母親，卻見到了從國民黨軍隊中逃出來的父親蘭靖宇。他不顧母親的辛苦，離開了家，回到了隊裏。
幾年後，蘭鐵娃跟著鐵道兵老虎團開了藍欣鐵路的工地。總部蘇聯問題專家安德烈支持在家閑著的蘭靖宇當總工程師。藍藍為父親參加鐵道兵感到興奮，但蘭鐵娃卻遠離了蘭靖宇，這讓蘭靖宇很痛苦。
嚴守誌潛入工地，組織潛伏特工暗殺蘇聯專家安德烈。被間諜劫持的藍景瑜撕毀委托書，讓她的學生停止殺人，投降。嚴守誌喬裝成鐵道兵，打著蘭靖宇的旗號混入司令部，偶然遇到了韓方。危急時刻，金葵制服了閆守智。蘭娃也領兵把土匪全部抓起來，救出了蘭靖宇。
藍藍隨藝術團去工地慰問，批評哥哥不理解父親。固執的藍鐵瓦把妹妹踢出公司，被韓國和金葵鄙視。藍景瑜因為歷史問題被暫停工程師職務，安德烈被不情願地召回蘇聯。
韓方決定脫離大眾，固執的藍寶寶推遲了婚禮。蘭娃把氣撒在金葵身上，金葵則表示要正式追求韓國，這讓蘭娃惱羞成怒。
蘭新鐵路建設遭遇大爆破瓶頸。在北京兵部工作的鐵靖宇用化名給兒子送去了克服大爆破的良藥。藍藍來到建築工地表達她對表演的同情，而教練秦瓊追求她的愛情。金葵想成為藍藍的守護者，但藍鐵娃不滿意。韓國指責藍鐵瓦小家子氣，但藍鐵瓦終於明白自己誤會了金葵。
蘭鐵娃趕回北京參加妹妹的婚禮，卻發現妹妹在沒人的地方哭。蘭鐵娃要痛打嫁給別人的秦瓊，藍藍突然為秦瓊求情。南韓認為秦瓊放棄藍藍壹定有什麽隱情。
蘭新鐵路勝利竣工，新任團長蘭鐵瓦、參謀長金葵率部奔赴青藏鐵路建設工地。藍藍多次拒絕得到父母認可的羅世民，並下定決心要等金葵。
蘭鐵娃專註於建設，而藍藍則利用這個機會調查秦瓊的秘密。正在成昆鐵路建設指揮部做工程師的韓國擔心蘭鐵娃魯莽，特意電話通知金葵做好施工監督工作。蘭鐵娃認為金葵和韓國聯手對付他，不理會金葵的勸阻。
高原缺氧，部隊建設異常艱難。韓方又壹次來和蘭鐵娃並肩作戰，並主動和蘭鐵娃結婚，讓蘭鐵娃和指戰員備受鼓舞。蘭靖宇也自告奮勇來到青藏線學習凍土施工，幫助兒子。蘭鐵娃不明白父親為什麽會對已經逃到國外的嚴守誌念念不忘。韓方勸蘭鐵娃不要再問父母心中的秘密。
藍藍和文藝隊員壹起為戰士們演唱了《古都馬金柱》，韓方告訴了藍楠秦瓊結婚的秘密。藍藍計劃以金葵為原型創作壹部戲劇小品，但有消息稱金葵為救戰友英勇犧牲。蘭鐵娃終於明白，秦瓊對藍藍無禮是因為她幫助了處於困境中的方淩銳。
關角山隧道發生塌方，蘭鐵娃帶領100多名被困官兵自救，成功脫險。在搶險壹線累得不行的藍景宇告訴鐵娃，他們兄妹不是壹家人。蘭鐵娃和藍藍說，蘭靖宇永遠是他們的親生父親。
逃亡海外的閆守智帶著壹隊高原強力高壓鍋來到了關角山，蘭鐵娃才知道閆守智是蘭靖宇的親生兒子。嚴守誌跪在父親的墳前，誠懇地道歉。
蘭鐵娃希望海外華僑嚴守誌為祖國建設多做貢獻。在《鐵道兵四面八方》的高亢歌聲中，他帶領部隊進入茫茫戈壁，投身南疆鐵路建設。