熱火朝天、干勁十足的油田上，新一代石油工人正為建設(shè)新中國和四個(gè)現(xiàn)代化奮力拼搏。業(yè)務(wù)標(biāo)兵劉思成（劉燁飾）以鐵人王進(jìn)喜的戰(zhàn)友、父親劉文瑞（張鐸飾）為傲，并始終將鐵人精神奉為信仰。然而年輕工人趙一林（黃渤飾）卻對父親那代人的選擇充滿質(zhì)疑。時(shí)空切換至1960年代的大慶，破舊火車載著王進(jìn)喜（吳剛飾）與工友們奔赴荒原。面對物資匱乏和技術(shù)封鎖，他們連續(xù)奮戰(zhàn)五晝夜搶建油井，在泥漿池決口時(shí)用血肉之軀制服險(xiǎn)情，王進(jìn)喜帶傷跳入水泥漿池的壯舉定格成永恒記憶。作為知識分子的技術(shù)員劉文瑞，在會戰(zhàn)最艱苦階段因家庭重負(fù)與鐵人產(chǎn)生激烈沖突，最終選擇離開大慶。這段塵封往事的真相，在現(xiàn)代油田父子兩代人的命運(yùn)交匯中逐漸浮現(xiàn)，既鑄就了劉思成對鐵人精神的堅(jiān)守，也揭開趙一林內(nèi)心對父輩歷史困惑的根源。