本剧通过“马兰的孩子们”重走当年路，勾连上世纪60年代初原子弹试验期间发生在马兰的故事。我国马兰核实验基地，原子弹实验进入到关键阶段。为了解除实验部队的后顾之忧，大批科技、保障人员的家属、儿女从全国不同城市进入马兰。初到基地的孩子们，对这里的一切都充满了好奇，他们在学习、生活、玩耍、游戏中渐渐感受着大人们的艰难困苦，以童真童趣对遇到的各类人或事进行着诠释，演绎了一个个令人忍俊不禁、感人至深的故事。直到1964年10月16日原子弹爆炸成功，他们才知道自己的父辈们是在何等艰苦的条件和恶劣的环境中，实现了中国的第一个强国梦——中国梦。重走当年路，如今已是花甲之年的“马兰的孩子们”感慨万千。
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
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
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
徐远征时隔一年多给林儒丫来信，信中说他可以带着家属去马兰，林儒丫这一年多受的委屈终于释放出来了。何玉山刚到部队就开始忙碌起来，林玉洁只好自己带着孩子们安顿。徐远征为保证及时完成工作，回绝了回家接老婆的
徐远征第一时间带着儒丫来到地窖，告诉她这就是他们的家，儒丫看到家徒四壁，让徐远征找些旧报纸和糨糊，她要将家里好好收拾一番。几个小伙伴越走越远，累得精疲力尽。这时，他们看到不远处有一条清澈的河流，可后来
司令员给何玉山布置新任务，到场区筹建一个气象站。此事由司令部牵头，何玉山等人全力负责保障工作。在前行的路上，何玉山在一棵树旁发现一块大石头，并埋下小儿子的小喇叭，默默流泪。气象站设备测试时发电机烧坏，