熱火朝天、干勁十足的油田上，新一代石油工人正為建設新中國和四個現代化奮力拼搏。業務標兵劉思成（劉燁飾）以鐵人王進喜的戰友、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疑。時空切換至1960年代的大慶，破舊火車載著王進喜（吳剛飾）與工友們奔赴荒原。面對物資匱乏和技術封鎖，他們連續奮戰五晝夜搶建油井，在泥漿池決口時用血肉之軀制服險情，王進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員劉文瑞，在會戰最艱苦階段因家庭重負與鐵人產生激烈沖突，最終選擇離開大慶。這段塵封往事的真相，在現代油田父子兩代人的命運交匯中逐漸浮現，既鑄就了劉思成對鐵人精神的堅守，也揭開趙一林內心對父輩歷史困惑的根源。