在1958年大跃进中，某县为响应省里冶金会议关于就地取材，大炼钢铁的号召，县委副书记杨敏（张圆 饰）破除迷信，根据群众提供的线索，亲自带领勘探队上山找矿。他们进行勘探，好不容易找到几块铁矿石，思想保守的杨克仲（刘增庆 饰）却认为这是大水冲来的外地矿石，对找矿缺乏信心。之后，他们又找到含铁量只有19%的贫铁矿，杨克仲又认为没有使用价值，提出转移到别处寻找矿源。他不听杨敏的批评和挽留，独自下山去了。杨敏并没有因此动摇，他让大家拉开战线，分开作战！在当地老乡冯大爷（王亚彪 饰）的帮助下，他们终于找到了含铁量达70%的富铁矿，实现了县炼铁厂在国庆节出铁的愿望。

女皇洞村农民孙长庚与他妻子月儿的好友淘气十几年来都在村后的破窑洞里偷情。改革开放以后，长庚做生意发了财，对月儿更加不愿理睬，并认识了新的情人秀云。月儿发现了长庚和秀云的秘密，认识到必须改变自己的生活地位才能保住家庭和婚姻，于是在县城办起了旅游工艺品厂。村民开始因为长庚的喜新厌旧而冷落他，淘气也开始指责他背弃月儿的行为天理难容。长庚在认识到月儿的价值后，主动向月儿承认了自己的错误。女儿为两人张罗了第二次结婚仪式。

这是一个美好的春天。一群欢快健壮的女青年，正在某空军机关整装待发，她们是来学习飞行的，也是新中国未来的第一批女飞行员。在这群学员中，有个穿着陆军军服、热情奋发的女战士，显得格外英姿飒爽，她叫林雪征，是革命烈士的后代，共产党员，长期在革命部队受过锻炼。还有个杨巧妹，是从农村人民公社来的，她纯朴而秀气，在旧社会受尽欺压，当过童养媳。另一个女学员叫项菲，穿花裙，扎长辫，自信好胜，极富幻想，怀有一种强烈的飞上祖国蓝天的心愿。她出身教员家庭，是在城市里长大的中学生。此外，学员中还有干部子女于虹，她刚正不阿；工人的女儿肖玲玲，她天真稚气。她们带着不同的身世和经历，来到了空军航校。　　新的生活开始了，尽管她们有着为祖国飞行事业献身的决心，但要飞上天，还得要有坚强的毅力，付出艰苦的劳动。教她们飞行的教员郭华翔，是从国民党空军解放入伍的，曾在美国留过学。在党的教育下，他虽然努力追求进步，可是在教学思想上，洋教条洋框框很多，不能联系实际，他讲课，学生越听越糊涂。校党委为了加强教学工作，又调来杨德。杨德是共产党员，工农干部，是林雪征在朝鲜战场上的战友。他从陆军调来学习飞行，积累了一些经验。起初，他对女学员能否成为一名坚强的空军战士有怀疑。但他怀着深厚的阶级感情，想方设法，联系实际，采用容易被学员理解和掌握的实物教学方法，提高了学员的学习能力。林雪征和杨巧妹文化水平低，在学习航空理论时遇到了困难。在飞行训练中，林雪征又因腿部负过伤，在飞机着陆时产生了“左偏”难点，面临被淘汰的可能。项菲虽然文化水平高，理论学习较好，但由于她受了资产阶级思想的影响，在学习中碰到困难时，表现得不坚强。艰苦的思想改造和体质锻炼考验着她们每一个人。为了使她们树立起坚强的革命世界观，王政委坚定地运用毛泽东思想，针对每个人的不同情况，给予不同的教育和帮助，从而使她们增强了信心。林雪征以不怕苦、不怕牺牲的革命精神，顽强地练腿功，终于克服了“左偏”难点。杨巧妹也以强烈的阶级感情，从《愚公移山》等毛主席著作中，找到了攻克理论难点的力量。她不分昼夜地勤学苦练基本功，因而在第一次放单飞时，取得了优异成绩。项菲虽在第一次放单飞没合格，加之男朋友的影响，动摇了事业心，想离开部队，但她在党的教育和集体的关怀帮助下，批判了自己的资产阶级人生观，树立了全心全意为人民服务的思想，最后也飞上了蓝天。

丁洁琼（谢芳 饰）的意外到来，令苏冠兰（康泰 饰）惊愕不已，他无法向夫人叶玉涵（袁玫 饰）做出解释。原来丁洁琼是他二十八年前的恋人，他们邂逅于丁洁琼的一次意外落水，科学救国的共同志向使当时的两个年青人产生爱情，私订终身。苏的父亲苏凤琪（石羽 饰）执意要儿子和故友的女儿叶玉涵成婚，苏冠兰百股推诿，不肯就范。他打算同丁共赴美国留学，以造成“逃婚”事实。谁知，美国联邦特务查路德（林征 饰）从中作梗，无奈之下，丁洁琼只好自己走了，在美留学数年，在奥姆霍斯（尼尔·伯尔顿饰）博士的帮助下，丁洁琼也获得博士学位。期间二战爆发，她因反对美国使用原子弹而遭监禁。苏凤琪骗儿子说丁已和美国人结婚，不明内情的苏冠兰只好和救过自己一命的叶玉涵完婚...... 　　本片根据张扬同名小说改编。