徐简博（张嘉译 饰）膝下有一儿一女和一名收养的义子，分别为徐书成（张鲁一 饰）、徐舒容（咏梅 饰）和陆书白（吴秀波 饰）。徐书成远赴重洋深造，于十五年后学成归来，同徐书成在北平重逢。时值新文化运动的鼎盛时期，两位热血男儿亦投身于这场轰轰烈烈的运动之中。 陆书白和徐舒容很早之前就订下了婚约，徐舒容亦对陆书白一往情深。谁知，一位名叫钮兰（陶虹 饰）的女子出现在陆书白的身边，钮兰个性活泼开朗，思想开放新潮，在她的身上，陆书白发现了一个新的世界。然而，陆书白并不知道的是，在他抛下家庭追随钮兰前往北京之时，徐舒容的腹中已经怀上了他的骨肉。
1960年，年轻技术员常汉卿刚留学回来，与从铁道兵部队转业分配到厂里来的女战斗英雄金灿烂相遇了。他们从互相看不顺眼到相知、相爱，克服了来自家庭和外界的干扰，最终结合在了一起。婚后他们一起克服来自生活的种种困难、研究技术，花费了毕生精力共同为我国电力机车的研发、建造作出努力。岁月变迁后，他们的孩子也最终选择了机车建造这一专业，并为我国建造出了世界一流的高铁。
莫利纳姐妹因父亲患病，在离散多年后重返故乡。她们意外地回到了家族庄园，直面过去和那些将永远改变她们人生的秘密。
