世纪之交，某新型战略导弹研制成功。在导弹试射现场，导弹部队工程兵师大功团团长石万山突然接到报告，由该团担负的“世纪龙”龙头工程遇到了大塌方，铁一营三连8名官兵被困在坑道内，生死未卜，情况万分危急。“龙头”工程出师不利，引起了导弹部队总部和工程兵师党委的高度重视。“世纪龙”工程总设计师中国工程院院士秦怀古委派其助手，年轻的女工程师林丹雁坐阵，负责工程技术和工程质量监理。工程兵师则委派年轻气盛、有“钻石王老五”之称的副参谋长郑浩担任前指指挥长，负责“龙头”工程的指挥协调工作。林丹雁和石万山的重逢，使仰慕石万山已久的林丹雁想起了许多往事。他们的亲密无间引起了石万山妻子汪小青的猜疑和误会。而郑浩的介入，使难以忘记石万山的林丹雁陷入了两难境地。工程兵烈士后代清华大学国防生魏光亮迫于抚养监护人原导弹部队总部副政委（已离休）钟怀国的压力，并不情愿地放弃出国深造的机会与女友李娜分道扬镳，履行一个男人对国家的承诺。初到军营的他显现出玩世不恭与放荡不羁。在一次坑道冒顶塌方中，与二级士官齐东平被困洞中七天七夜，经受住了生与死的严峻考验，终于将自己历练成一位合格的工程兵基层指挥员。同时，也得到了军医周亚菲的爱情。“世纪龙”工程的重要地位引起了境外某间谍机构的关注和窥探。以某跨国公司董事长孙丙乾、董事长助理黄白虹为首的间谍分子利用外商的合法身份，企图刺探我军事情报。他们采取卑鄙的手段百般利诱下岗军嫂铁一营营长张中原妻子高丽美，但在我国家安全机关和部队保卫部门的严密监视下，最终被一网打尽。“世纪龙”工程的每一条坑道在工程兵将士的顽强拚搏下艰难地向前延伸着，某被覆段出现了严重的工程质量事故。导弹部队总部责成工程兵师派出事故调查组进驻大功团，团长石万山被解职，郑浩代理履行团长职责。林丹雁为洗清石万山的冤屈，将泥石带回总部进行化验分析，终于弄清事故原因，石万山官复原职。齐东平面对父亲重病带来的经济负担和精神压力，拟将自己的肾脏捐献给父亲。一心想成为一名军官的他在转干命令下达前，却因积劳成疾倒在了坑道内，秦怀古为了“世纪龙”工程呕心沥血，临终前嘱托将自己的骨灰撒向曾经战斗过的茫茫群山。伊拉克战争爆发，统帅部命令“世纪龙”工程工期将大大提前。此时，工程遇到了罕见的地下溶洞群，工程严重受阻，大功团官兵在团长石万山的带领下，运用先进的工程机械装备和科技强工的新理念，弘扬“扎根山沟、拚搏奉献、攻坚克难、敢为人先”的新时期“工兵精神”，用血肉之躯在大山深处展开了一场惊天地、泣鬼神的艰苦鏖战。