一九四九年，中国人民解放军第一野战军进军西北重镇甘肃天水，英雄团长耿震山在奉命阻击 上级命令耿震山限期修通铁路，否则将最严厉的处罚他。军令如山，耿震山为保证完成任务，立下生死军令状。他的部下用枪指着技术专家姬心丹的脑袋，为能得到他的亲自指导。
耿震山年迈的父亲从东北老家来到部队探亲，希望多年在外征战的儿子能再成个家，给耿家留个后代。一向孝顺的耿震山却为此犯了愁，因为耿震山在多年的征战中和妻子儿子失去了联系，自己战场上负过伤，已经丧失了生育能力，他怕老人家知道了会伤心受不了，又不愿意随随便便结婚耽误了人家的闺女。为了让父亲安心，耿震山就从外边把一个叫“五六”的流浪孤儿捡了回来，冒充说是自己的亲生儿子，还给孩子起了个名字叫|“耿西北”，看着眼前这么一个大孙子，老父亲满意得合不拢嘴。自从进了耿家，小“五六”第一次感受到来自亲人的关怀和温暖，他非常感动，真的把耿震山当成了自己的父亲来追随。特殊的经历，使他们二人相处的比亲父子还要亲。
在被迫修筑铁路的过程中，姬心丹偶然发现了自己失散多年的女儿书光，她曾经女扮男装，和耿西北一起流浪过。曾经患难的经历，让耿西北和书光相爱，结婚，从此耿、姬两家三代人开始了不得共同的经历：建设西部铁路。
耿西北和书光在近五十年的生活中，因为甘肃的铁路，因为新疆的铁路，因为青藏的铁路的三上三下，因为儿子青藏、女儿铁路、小儿子蓝天，因为他们之间感情的离离合合，展示了一幅从革命军人到西部建设者的壮美崇高、悲凉伟大的生活画卷。
