20世紀上半葉，中國社會正處于歷史發展的十字路口，政治局勢錯綜復雜，工人運動風起云涌。在北京西南的古鎮長辛店，年輕貧寒的機車廠工人康本善(王雷 飾)夢想“當大工匠，修最難的機器，造最好的火車”。在黨組織的引導下，他與王冉秋(袁姍姍 飾)、王森、吳世駒(章濤 飾)等進步分子一(虞朗 飾)起團結工人力量成立工人俱樂部、護送罷工捐款、保護技術骨干、反抗日軍侵略、抓捕國民黨特務等，并在與各派反動勢力斗爭的過程中逐漸成長、成熟。建國后，他與王冉秋作為二七機車廠的工程師伉儷，為新型機車研制做出重要貢獻，成為了真正的“大工匠”。