第2部中多出的几位女兵——卫生队的闫护士长（闫妮）、卫生员小姚（姚晨）和小张（张乔玫）——在本部里戏份虽然依旧不多，却无疑是女主角，正是这几朵鲜花的陪衬，炊事班的班长胖洪（洪剑涛）、副班长老高（范明）、采购员大周（周小斌）、爱耍小性的小毛（毛孩）、酸秀才帅胡（沙溢）及馋鬼小姜（姜超）等6个光棍才更讨观众喜欢。
上世纪六十年代，在“黑云压城城欲摧”的国际形势下，毛主席一声号令：好人好马上三线！ 军人后代张利军、农民的儿子马朝阳、“资本家千金”陆若文和留苏归来的向晴等这些充满斗志和激情的年轻人，来到了大西南的崇山峻岭，用生命和青春实践自己的理想同时，又演绎着牵肠挂肚的爱情角逐。张利军一直爱慕陆若文，但陆若文因为战友加闺蜜向晴非张利军不嫁，便与殷勤周到、但城府颇深的梁玉强结婚了。就在张利军慢慢接受向晴并准备结婚时，向晴却在爆炸事故中牺牲了。梁玉强和“出身不好”的陆若文离了婚，张利军和陆若文在经过无数坎坷经历后，终于举行了婚礼。改革开放后，张利军任军工厂长，马朝阳任航天科技研究院院长。高占武被查出胃癌，但仍然驻守在设计室和车间。陆若文、马朝阳、张利军、向晴、高占武他们在一片荒山野地，写下了中国国防工业建设辉煌的篇章。他们是斗士，把青春、爱情、终身以及他们的子孙奉献给了三线，却寂静得象无人问津的山谷。
刘志军（王策 饰）是国安局的侦察队长，在一次谍战行动中，发现敌方要携我卫星方案出境，他伙同保密局武梅（刘佳 饰）处长负责侦破。几天后，潜伏在322所的方瑶（宋茶茶 饰）被抓，就在“银孤”（周里京 饰）端倪将现之机，方瑶被杀手“蝴蝶”（祖峰 饰）杀害，侦察陷入僵局。滨阳市间谍林孝廉（侯耀华 饰）为接应“蝴蝶”耽误了对卫星基地727站的破坏活动，他情急之下把市委秘书长佟一凡（曾红生 饰）拉下水，佟一凡在日后良心发现，主动投案自首，而欲出逃境外的林孝廉被及时抓获。面对一连串失利，“银孤”狗急跳墙，准备对航天十九院展开进攻，他收买了十九院保安队长罗兵（荆浩 饰）为其效力。武梅审时度势，安插侦察员庞剑（墨阳 饰）打入十九院内部，真正的效量开始了......
平凡家庭中长大的天才游泳选手白泳泽与家道中落的千金小姐宋茶茶在人生低谷中相识，成为欢喜冤家。泳泽的好友蓝天因为秘密不得不离开未婚妻茶茶。因此，在事业、友情、爱情面前，泳泽和蓝天从好友变成竞争对手。经历了严酷训练，二人在成为国家队成员的终极一战中展开对决。蓝天父亲设局让泳泽被迫放弃比赛，得知真相的蓝天战胜内心的胆怯，捍卫了竞技体育精神，毅然归还本应属于泳泽的荣誉。三人在经历诸多波折后成长为有责任感、性格坚韧、内心阳光正直的出色青年。
