建国初期的西藏，表面的平静下暗潮涌动。各种反动势力勾结在一起，妄图把解放军“饿出西藏"。在没有公路的情况下，依靠驼队翻越高原的西北运粮总队成了驻藏军民的命脉。然而他们却损失惨重，几趟下来，从全国各地调集的骆驼几乎死光。总队政委慕生忠痛下决心，一劳永逸修一条能开汽车的青藏公路，然而国家正百废待兴，能给予他的支持极其有限。失望之余他还是决定，仅依靠运输总队这些人员、业余的工具装备，在缺氧苦寒的极限之地青藏高原，为祖国修一条路出来。

肖剑飞，这个性情豪爽的“大头兵”，去为筑路队选人。肖剑飞选上了学铁道工程的老师谢雨辰，谢雨辰误以为修的是青藏铁路，“学有用武之地”而心潮澎湃。肖剑飞还领来一群国民党战俘，其中包括他亲自看上的国民党少将何文伯。

肖剑飞的妻子李明花，作为随军家属也一道出发了，而他们的儿子肖向前则被谢雨辰的妻子陶木瑾接到陶家大院去照料了。从此，何家谢家肖家三家人与雪域天路结下了不解之缘……

崎岖的山路上，筑路大队的卡车出发了。谢雨辰与杜大可在交谈中才得知要修的是公路，谢雨辰失望之余一心想着逃跑。肖剑飞偶然得知何文伯的身份是原国民党少将，肖剑飞对何文伯心存偏见而要赶走他。此时驼工们因为畏惧困难而集体吵着要回家。

焦头烂额的肖剑飞对事件进行简单粗暴的处理，这更引起了轩然大波，一时矛盾更加激化。借着酒劲，肖剑飞对驼工们动了粗，藏族汉子扎西也被肖剑飞绑起来了，一时气氛十分紧张。现场正乱轰轰的，幸好慕生忠及时赶到……

慕生忠化解了驼工们的矛盾，而肖剑飞则被慕生忠关了禁闭。慕生忠与谢雨辰诚恳交谈，谢雨辰为慕生忠的诚意所感动，欣然接受了青藏公路总设计师的重任，准备为筑路作贡献。谢雨辰，这个新中国的第一代知识分子，确立了自己的新身份。慕生忠对国民党战俘们的尊重与信任，让何文伯等人安心了。而驼工们也在慕生忠的劝导和鼓舞下，满怀希望、高高兴兴地留下了。

兰州陶家大院，谢雨辰的儿子谢山峰因为肖向前分享了他的母爱而耿耿于怀。终于，小山峰和小向前拳脚相见了。母亲陶木瑾严厉地批评了小山峰，小山峰负气出走，陶木瑾万分焦急。

为了科学施工、竞争出效率，何文伯向慕生忠建议分成三个大队分别施工。何文伯、肖剑飞、马强分别任大队长。肖剑飞以出人意料的方式选拔他的队员：以摔跤比试来选队员。

这一天，雪水河工地到来了一位疲惫不堪的少年，原来小山峰千里迢迢找到了这里。父亲谢雨辰生气地责骂他，而李明花却把小山峰视为自己的儿子照料起来。小山峰崇拜肖向前的军人胆气，敬爱李明花的慈母情怀，他拜肖剑飞和李明花为干爹干娘，留在工地上为干娘李明花帮忙做些炊事活。

雪水河大桥成为当前工程中难啃的一块硬骨头，肖剑飞对慕生忠立下了“军令状”。谁知，廖科长运来的圆木居然尺寸不足，肖剑飞大发脾气……

路在一点点地推进，可人也在一个个地倒下。孤军深入的修路队，坚持着艰难前进的步伐。何文伯的大队遇到了沼泽地，可何文伯仍然不懈地努力着。另一边，谢雨辰废寝忘食，苦思冥想雪水河的架桥方案。

李明花一直为丈夫肖剑飞的伤腿而担心，可是只要她一提及肖剑飞的伤腿，肖剑飞就暴跳如雷，因为在肖剑飞的内心深处，有一块任何人都不能触及的伤疤。

雪水河大桥终于在重重困难中建成了，慕生忠亲自检验了这座大桥，整个筑路队的人员更是信心百倍，就连小山峰也一改对父亲谢雨辰迂腐不化的印象，为父亲感到自豪！

因为物资短缺，肖剑飞霸道地抢走了原本属于何文伯大队的部分胶鞋。慕生忠在沼泽地找到了何文伯，他深深地感受到何文伯的奉献精神，他对何文伯说了一句举足轻重的话：“没人能代替你！” 慕生忠的这句话从此镌刻在何文伯的脑海里！何文伯的眼眶湿润了，他也第一次痛快地笑了，因为他从慕将军的拥抱中感受到的是他自己新的人生价值……

民工中有一个总是冷眼旁观的藏族向导——扎西。这一天，扎西认为李明花分饭的时候偏袒汉人，冲突不可避免地产生了。

而谢雨辰居然与他所尊敬的慕将军争吵起来，因为慕将军改变了他的设计以抢工期.从这一刻起，谢雨辰才意识到，在革命与知识对立起来的时期里，中国的知识分子将一直会面临这两难的选择，直到科学春天的到来。

上级派干部来了解筑路队的情况，三言两语之间，肖剑飞的牛脾气又上来了。正在大家纷争之时，小山峰气喘吁吁地跑来，他告诉肖剑飞，李明花晕倒在为民工送饭的山路上了。

长期艰苦的劳动和高原反应让李明花支撑不住了，她倒在了送饭的山路上。在牺牲的那一刻。她用自己的生命换得了藏族同胞们真挚的感情。从此，李明花化作了通往拉萨的公路上的铺路石，也成了肖剑飞谢雨辰何文伯三家人、三代人心上的牵挂……

伤心欲绝的又何止肖剑飞一个人，上上下下，乃至慕生忠。慕生忠在自己的铁锹上刻下了“慕生忠之墓”几个字，随时准备倒下去，这就是他的墓碑。慕生忠更向扎西说明了“为什么要修青藏公路”的原因，让这位藏族汉子心服口服。

修路大军终于到达唐古拉山，一场大会战又拉开了帷幕。关键时刻，何文伯，却因为翻车事故而受了伤……

白雪茫茫，大雪封山。谢雨辰寻找下山崖口以便定下施工方案，却突然失踪了。何文伯、肖剑飞一起来寻找谢雨辰，谁知却一同掉进了深深的雪洞里……在生死关头，长期共患难积累起来的真情产生了质变，友情转化为了手足之情！在雪洞里，借由一个军壶里的些许酒水，天地为证，三个一起走过坎坎坷坷，一起经过风风雨雨的不同性格的人结义为异性兄弟……

唐古拉会战还在继续，藏族向导，被土司头人们“寄予厚望”的扎西。却在排除炸山的炸药时，为了掩护一位汉族工友而倒下了。他为了藏族百姓盼了千年的路，尽了自己的最后一份职责……

第一条进藏公路终于开通了。党中央毛主席大喜过望。是啊，谁能想到呢，这个只花费了几十万，由驼工、战俘，运输队组成的野班子，把青藏公路给修成了。

谢雨辰和肖剑飞回到了陶家大院。面对儿子肖向前的询问，肖剑飞却怎么也开不了口，告诉他妈妈在哪儿？慕生忠向彭德怀老总交了差，又请下了新的任务：他一直规划的青藏铁路。

勘测设计院成立了。杜大可的妹妹杜小茜比她的哥哥可爱得多，她来到陶家大院要拜谢雨辰为师。而这一天，陶木瑾为肖剑飞物色的对象也要来相亲了。阴差阳错，肖剑飞与杜小茜却产生了一段啼笑因缘。

何文伯也带着妻儿落户了陶家大院，陶家大院越发地热闹起来。青藏铁路工程局以及兰州办事处轰轰烈烈地成立了。

谢雨辰率领勘测队出发了，其中也有谢雨辰带的实习生杜小茜。一路上由于缺氧反应，勘测队伍举步维艰。更让人意想不到的是，当勘测队到达诺木洪时，不但断水断粮，而且还陷入了沼泽绝境，生死难料。肖剑飞急急忙忙向杜大可汇报情况，而杜大可却不紧不慢地推诿，这可把肖剑飞急坏了……

终于，肖剑飞及时赶到，救出了谢雨辰的勘测队，还同时救了食物中毒的杜小茜。在狂风暴雨中，肖剑飞深一脚浅一脚地背着杜小茜，走了好几个小时的山路，这让杜小茜感激万分。