1956年，一批年輕的中國(guó)學(xué)生被公派留蘇，學(xué)習(xí)飛機(jī)設(shè)計(jì)。其中，沈巖的父親是工程師，郝一梅是軍長(zhǎng)的女兒，梁衛(wèi)國(guó)則是工人家庭出身。這些青年人為了共同的理想走到一起，結(jié)為好友。蘇聯(lián)女生瓦麗婭的父親是個(gè)蘇聯(lián)紅軍，曾來(lái)中國(guó)，參加過(guò)解放滿(mǎn)洲里戰(zhàn)役，瓦麗婭一家對(duì)中國(guó)感情深厚，她和沈巖在共同的學(xué)習(xí)生活中，建立了真摯的友誼和美好的愛(ài)情。大家畢業(yè)后，回到祖國(guó)，瓦麗婭也隨導(dǎo)師什克洛夫斯基作為蘇聯(lián)專(zhuān)家來(lái)到中國(guó)，幫助進(jìn)行社會(huì)主義建設(shè)，她和沈巖的情感與日俱增，兩人在中秋節(jié)舉行了婚禮。這即是中國(guó)傳統(tǒng)節(jié)日，又是新中國(guó)成立十周年的紀(jì)念日，也是蘇聯(lián)十月革命的勝利日。一年后，在蘇聯(lián)專(zhuān)家的幫助下，沈巖等人設(shè)計(jì)的飛機(jī)，飛上了藍(lán)天，他和瓦麗婭的兒子小航也出生了。瓦麗婭來(lái)中國(guó)后，每天緊張工作，一直沒(méi)能回家看望父母。好不容易等到一次機(jī)會(huì)，瓦麗婭可以回到蘇聯(lián)了。沈巖一家人難舍難分，他們誰(shuí)也沒(méi)想到，這一別就是24年！瓦麗婭走后不久，蘇聯(lián)突然單方面宣布撤回專(zhuān)家，她無(wú)法再回到中國(guó)。此時(shí)，瓦麗婭的父親病重，很快就離開(kāi)了人世。爸爸離世帶來(lái)的心痛，對(duì)沈巖和小航的思念，讓瓦麗婭陷在無(wú)法自拔的苦楚之中。沈巖根本不知道妻子在蘇聯(lián)的情況，還在苦苦等待。他堅(jiān)持給瓦麗婭寫(xiě)信，但都石沉大海。同時(shí)，他又尋找各種途徑想得知妻子的現(xiàn)狀，可歷經(jīng)波折，仍然杳無(wú)音訊。六年過(guò)去，依舊沒(méi)有任何消息。郝一梅一直非常喜歡沈巖，頂著流言蜚語(yǔ)，默默照顧他，吃了很多苦，受了無(wú)數(shù)委屈，沈巖非常感動(dòng)，但他心里始終牽掛著瓦麗婭。終于有一天，沈巖通被告知瓦麗婭已經(jīng)和別人結(jié)婚，建立了新的家庭，沈巖受到巨大打擊。沈巖的兒子小航是個(gè)混血，常受人欺負(fù)，郝一梅總是保護(hù)他不受傷害，小航想媽媽想得非?？?，郝一梅冒充瓦麗婭給他寫(xiě)信，安慰他的心靈，沈巖終于被郝一梅打動(dòng)，接受了她的愛(ài)情，兩人結(jié)婚了?；楹?，沈巖去大興安嶺勞動(dòng)，夫妻兩地分居，郝一梅含辛茹苦，將小航帶大。沈巖心里始終沒(méi)有放棄飛機(jī)設(shè)計(jì)，一邊勞動(dòng)，一邊悄悄搞研究，希望有機(jī)會(huì)再為祖國(guó)的航天事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。艱苦的日子終于過(guò)去，粉碎了四人幫，大家回到原來(lái)的工作崗位，孩子們也都長(zhǎng)大成人，中國(guó)恢復(fù)了高考，開(kāi)始改革開(kāi)放，生活有了天翻地覆的變化。但中蘇關(guān)系還沒(méi)有解凍，沈巖和瓦麗婭依然聯(lián)系不上。其實(shí)瓦麗婭并沒(méi)結(jié)婚，她還是一個(gè)人孤獨(dú)地生活，等著和沈巖團(tuán)圓的那一天。小航無(wú)時(shí)無(wú)刻不想著尋找自己的生母瓦麗婭。經(jīng)過(guò)他努力的學(xué)習(xí)，他能夠去蘇聯(lián)留學(xué)。小航希望借此機(jī)會(huì)完成自己的心愿。臨行前，沈巖交代小航回國(guó)前要去祭奠自己未曾見(jiàn)面的外祖父，命運(yùn)之神恰恰在這一刻眷顧了這對(duì)母子——小航遇到了同來(lái)祭拜自己父親的生母瓦麗婭，母子二人闊別二十多年后再次相逢，抱頭痛哭。然而，父親再婚，母親未嫁的局面讓小航左右為難。備受煎熬的小航在郝一梅的逼問(wèn)下將真相告訴了沈巖，沈巖悲痛萬(wàn)分。沈巖和郝一梅來(lái)到蘇聯(lián)，準(zhǔn)備領(lǐng)取年度獎(jiǎng)項(xiàng)。另一方面，就是讓沈巖與思念的愛(ài)人瓦麗婭再會(huì)。當(dāng)沈巖來(lái)到奧列格家企圖見(jiàn)到瓦麗婭時(shí)，面對(duì)的只是奧列格的指責(zé)。小航告訴瓦麗婭，爸爸和郝媽媽這些年來(lái)所承受的磨難，瓦麗婭潸然淚下。郝一梅主動(dòng)敲開(kāi)瓦麗婭的家門(mén)，與瓦麗婭促膝長(zhǎng)談，化解了三人之間的誤會(huì)。莫斯科大學(xué)的廣場(chǎng)上，回首三十年來(lái)的艱辛坎坷，四人感慨萬(wàn)千。小航?jīng)Q定留在媽媽