20世纪50年代，张司令员奉命筹建我国核武器试验基地，他选择老部下何玉山、徐远征执行任务。何玉山接到命令，告别两个孩子和妻子即刻起程；徐远征在新婚之夜与妻子不辞而别。何玉山接管了从朝鲜归来的中国人民志愿军，率领战员们奔赴新战场。深夜，徐远征也踏上了列车，二人相见互致军礼。
张司令员在马兰基地的第一次党委扩大会议上，宣布部队到千里大漠寻找核试验基地的秘密使命。何玉山和徐远征分别被任命为保障部部长、工兵团团长，承担基地最艰难的保障工作和特种工程建设的重任。部队科研人员项怀瑾、李一婵夫妇分别接受新任务，并被要求不得泄露各自去向，他们将女儿寄养在林玉洁家后便出发了。
何玉山的两个孩子用黑色的汽油桶放起了炮来，炸出了爆米花，两个孩子十分兴奋，却被学校领导发现，何玉山被校长叫到学校严肃教育。丽萨告诉何玉山林玉洁独身一人不容易，林玉洁躲在被子里偷偷哭泣，何玉山听见却只能默默叹气。何玉山最终决定带着林玉洁和孩子们一起去新疆马兰，林玉洁表示再艰苦也会跟随他。
