一九四八年春天，山东连连长尚铁龙率部攻打鞍山，在与国民党守敌连长杨寿山僵持中，为保护鞍钢避免重火力交锋，杨寿山愿意起义投降。尚铁龙回营时受到敌方枪袭。山东连的战士把他埋了，并向家属发了阵亡通知书。山东胶东海边，尚铁龙的妻子麦草和儿子收到了尚铁龙阵亡的消息就坐火车奔往鞍山，到了鞍山却找不到尚铁龙的遗体，只看见掘开的坟和坟前的木牌。尚铁龙被救，死而复生在野战医院养好了病，坐船回到胶东才知道妻子和儿子到关东接他的遗骨去了。从此一家人便失去了联系麦草决意留在鞍山边找工作边寻找尚铁龙消息。却因意外帮助抢救精密机床有功而得到在工厂上班的机会，从而认识了杨寿山。杨寿山安排她到自己任厂长的一分厂学习做吊车工，并对她生活、工作都百般照顾，两人慢慢产生了感情。杨寿山老婆早年被日本飞机炸死了，只留下一个闺女，叫小门儿。麦草的丈夫也在战争中阵亡，孤身带着金虎。两人决定从此搭伙过日子。尚铁龙从老家回来，也被安排转业到鞍钢，并任命二分厂厂长。他刚到鞍钢就接到一项任务。在完成了把七个钢铁专家安全地带回厂里的秘密任务回幸福大院时正赶上了麦草和杨寿山的婚礼。娶自己老婆的人正是在战场上朝自己开黑枪的人。三个人一生纠葛的命运由此展开…

《钢铁年代》海报   (图片来源:资料图片)

各个分厂掀起了技术竞赛、扫盲运动。尚铁龙和杨寿山为夺红旗展开了较量。尚铁龙的“快速炼钢法”几次试验失败了，有人建议让他请教以前从不像他服输的日本工程师铃木加代，尚铁龙不肯低头。杨寿山的精轧机“反围盘”试验进展很顺利，尚铁龙几乎是命令式的让铃木加代来参与“快速炼钢法”，铃木加代对这个大男人产生了兴趣……幸福大院又迎来新邻居，工程师边立明、女劳模赵金凤，工人姜德久，食堂的大师傅范乐天……姜德久是厂里的文艺骨干，他觉得和赵金凤为邻，感到十分自豪，帮着赵金凤干这干那。起初对此，赵金凤心生反感，后来在火灾中为救姜德久失去了一只胳膊，男朋友离他而去，姜德久从此精心地照料着赵金凤工作生活，两人终成眷属。工程师边立明爱上了女医生沈云霞，而沈云霞钟情于苏联专家谢廖沙，但这段异国恋并没有结果，因为种种原因谢廖沙必须返回苏联。一直默默关心沈云霞的边立明接纳了她，承担起照顾她的责任，沈云霞也被边立明的行为感动。

尚铁龙因为在竞争中弄虚作假，被厂里严肃批评，尚铁龙和杨寿山又结下了新梁子。麦草决定，既然又嫁了杨寿山，就决定继续这木已成舟的局面。尚铁龙也被迫接受，但前提是要回儿子跟自己过。金虎性子暴烈，一直与尚铁龙不和，反而跟杨寿山更亲近。自结婚以来杨寿山一直没有与麦草有夫妻之实，更是一心想再让麦草与尚铁龙重归旧好，麦草夹在两个男人中间，左右为难……加代对尚铁龙有意，找麦草帮忙，麦草也决意撮合加代和尚铁龙，认为只有尚铁龙也成了家，杨寿山才能放下心中的包袱好好过日子。计划实施过程中，尚铁龙也慢慢被加代感动，终于同意结婚，但就在结婚当日，加代的日本人身份，和她母亲的万里寻亲，终让他们天各一方。

两个从小一起长大的孩子，小门儿和金虎，青梅竹马，承诺了一生的“兄妹”情，长大后更是为了他们的誓言不顾家人反对最后远走北大荒。担任青年志愿团团长的是魏得牛，魏得牛带着他们开垦，捉鱼，逮兔子，建设北大荒，有吃不了苦逃走的青年，倒下的青年，金虎和小门市咬着牙坚持下来的，魏得牛是当年尚铁龙的部下，他一直用尚铁龙的精神鼓舞和督促着金虎。小门儿病了，一度想退缩，粮食紧缺，没有饭吃，金虎为了小门儿几次想打魏得牛老黄狗的主意都没有成功，魏得牛看出了他们的心思，也想到现在艰苦的现状，便主动杀了老黄狗给青年们吃，金虎和小门儿都很感动。全国粮食紧缺，魏得牛带着青年们挖野菜，摘野果，每天每人节省一些口粮支援鞍钢。鞍钢进入了最困难的时期，很多鞍钢工人被下放回家务农，麦草也在其中，在乡下麦草吃了很多苦也频频生病却只报喜不报忧，还省出自己口粮给尚铁龙和杨寿山送去。过年期间，金虎和小门儿回到了幸福大院，杨寿山和尚铁龙看到了历经苦难的两个孩子终于同意两人结婚，可小门儿和金虎却想靠自己的双手和劳动过自己以后的生活，不想再麻烦父母，于是决定搬出去住，由于没有登记住在一起，被当地检察院起诉，判刑入狱，在狱中经历了逃跑被抓立功和重审无罪释放，百般波折终于合法结婚，回到幸福大院。尚铁龙和杨寿山指挥生产研究出的SH特钢成为中国自己的原子弹的核心部件的用钢。众人欢呼，激动不已。