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，英雄营长耿震山在奉命阻击敌人军用列车的时候误炸铁路隧道，团长极其震怒，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，为此他的部下甚至用枪指着技术专家姬心丹的脑袋，逼着他亲自指导铁路的重建。
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带着媳妇和孙子回老家看望老母亲。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散了，生死不明，他怕老人家知道了会受不了。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，顶替自己的儿子。两位老人见到这么一个大孙子，满意得合不拢嘴，还给孩子起了个名字叫“耿西北”。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，让耿西北和书光从历经坎坷到深深相爱，最终走到了一起。从此耿、姬两家三代人开始了共同的经历：建设西部铁路。
耿震山和何文秀，耿西北和书光在近几十年的生活中，因为青藏的铁路的三上三下，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。
本剧是一部展现新中国西部铁路建设的史诗般的作品，作者以浓重的浪漫主义的手法，歌颂了西部铁路建设者们勇于奉献和敢于牺牲的伟大精神，真实细腻地展示了他们丰富多彩的精神世界。与《激情燃烧的岁月》、《激情燃烧的岁月Ⅱ》一样，本剧同样是闪耀着民族之光、军魂之光和人性之光的主旋律作品。
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