中國人民志愿軍第20兵團(tuán)某連連長潘大海在戰(zhàn)場上遇到敵機(jī)的狂轟爛炸，損失慘重。他期盼祖國能造出更好的武器來打擊敵人。
1958年3月，潘大海隨20兵團(tuán)秘密回國，立刻被派去跟蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí)導(dǎo)彈發(fā)射技術(shù)，學(xué)習(xí)結(jié)業(yè)后乘悶罐子軍列一路向西執(zhí)行秘密任務(wù)。他們在戈壁荒原挖地窩子當(dāng)營房，狂風(fēng)來襲，地窩子坍塌，在狂風(fēng)中搶救物資時(shí)犧牲了兩名戰(zhàn)友。他們在饑餓中忍耐，在寒冷中抗?fàn)�。在蘇聯(lián)專家撤走的7天，他們發(fā)射成功了我國枚使用國產(chǎn)推進(jìn)劑的蘇制地地導(dǎo)彈，他們還先后發(fā)射成功了“兩彈一星”，發(fā)射成功了“一箭三星”和洲際導(dǎo)彈，潘大海經(jīng)歷了發(fā)射成功的喜悅，也經(jīng)歷了發(fā)射失敗的痛苦，還經(jīng)歷了戰(zhàn)友王來被燒死和小四川在搜索導(dǎo)彈殘骸時(shí)被凍死的悲痛。但他終于實(shí)現(xiàn)了造出好武器的初衷。
潘大海在執(zhí)行發(fā)射任務(wù)時(shí)被燃料燙傷，在開荒種地時(shí)被樹根刮傷，他打黃羊時(shí)因迷路昏迷被蒙古大哥大姐救活，時(shí)在批斗他的大會上他向干部戰(zhàn)士講訴自己參加革命的經(jīng)歷，扭轉(zhuǎn)了會議的大方向。他的二兒子志軍因他那張身穿國民黨軍服的照片與他斷絕父子關(guān)系，他不知道老母親去世的日子，他的親兄弟因兒子沒能當(dāng)上軍官怪罪他，夫妻倆因此鬧起了分居……
潘大海的妻子和孩子們因?yàn)樗x開北京隨軍來到戈壁灘，他卻狠心地掐斷了大兒子志兵要蓋摩天大樓的理想，逼著他當(dāng)兵，志兵在點(diǎn)號拉給養(yǎng)遇到沙塵暴差點(diǎn)被活活凍死；志軍參軍后希望在戰(zhàn)場上以死替父贖罪，他的戰(zhàn)友卻為他犧牲了。為了替死去的戰(zhàn)友活，志軍扔下愛情和烈士的妹妹結(jié)婚。潘大海的女兒金戈去北京的男朋友家，方知道男朋友的父母都是高官，他媽媽瞧不起她這朵來自戈壁灘的小野花，她毅然拋開愛情重回戈壁灘。志軍病故的很后時(shí)刻想的還是工作，令潘大海痛徹心扉。
潘大海和他的戰(zhàn)友們在基地建場初期，克服了重重難以克服的困難，取得了一次又一次的發(fā)射試驗(yàn)的勝利；他們一家人在戈壁灘的傳奇的生活和兒女成長的經(jīng)歷，是無數(shù)航天人生活的縮影……
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