該劇講述了建國後年輕技術員常漢卿和戰鬥英雄金燦爛，為新中國電力機車的研發創新、不斷髮展，奉獻畢生精力的故事。1960年，年輕技術員常漢卿剛留學回來，與從鐵道兵部隊轉業分配到廠裡來的女戰鬥英雄金燦爛相遇了。他們從互相看不順眼到相知、相愛，克服了來自家庭和外界的干擾，最終結合在了一起。婚後他們一起克服來自生活的種種困難、研究技術，花費了畢生精力共同為中國電力機車的研發、建造作出努力。歲月變遷後，他們的孩子也最終選擇了機車建造這一專業，併為中國建造出了世界一流的高鐵。
佟大為 飾 常漢卿；留學歸國的電力機車工程師。與金燦爛相遇後，他們從互相看不順眼到相知、相愛，克服了來自家庭和外界的干擾，最終結合在了一起。婚後他們一起克服來自生活的種種困難、研究技術，花費了畢生精力共同為我國電力機車的研發、建造作出努力。佟大為是一個好的演員，不去想其它東西，認真、專注、努力。佟大為身上有知性的東西，但實際上他還有另外一種潛能，一種剛毅的東西，也會被開發出來。
蔣欣 飾 金燦爛；鐵道兵部隊轉業的女戰鬥英雄，從戰鬥女英雄到保衛科科長再到電力機車司機。與留學歸國的常漢卿相遇後他們從互相看不順眼到相知、相愛，克服了來自家庭和外界的干擾，最終結合在了一起。婚後他們一起克服來自生活的種種困難、研究技術，花費了畢生精力共同為我國電力機車的研發、建造作出努力。蔣欣在電視劇《甄嬛傳》中把那個刁蠻專橫的妃子演繹的非常到位。她將一個深宮裡能夠掌握自己命運的“華妃”刻畫的淋漓盡致，每一個眼神、表情，以及她仰靠哥哥的權威而為虎作倀的囂張氣焰都惟妙惟肖的展現給觀眾，用精湛的演技獲得好評。
趙達 飾 馮仕高；政治部副主任的學者，他對金燦爛一往情深，在凝聚士氣、團結大家方面做出了卓越的貢獻，顯示出管理崗位工作人員為機車事業保駕護航的動人面貌。在《神犬奇兵》中，趙達把桀驁又冷酷孤傲的軍人形象，演繹的活靈活現，讓人愛恨交織。趙達在拍《汶川故事》時，有深陷泥濘中的一場戲，不幸被鋼筋插入腿中，痛苦的表演符合劇情，他忍著疼痛堅持拍完這場戲，讓全劇組的人稱讚敬業。
李解 飾 姚懷民；江南機車廠創建時期的元老，典型老一輩技術人員行事風格。一家人擠在小房子中生活，人到中年覺得對不住家人，爭取評上總工程師改善家裡條件。他和常漢卿的理念註定是不同的，後慢慢看到了常漢卿的能力，意識到國家要往前走不是一個人的事情。開始主動幫助常漢卿。李解不僅有著帥氣的外形和陽光的笑容，他還有著一種羞澀的張揚。李解具有精湛的演技，他不僅是演技派演員，更具備了偶像的形象和氣質。李解把每一個反派角色都詮釋得栩栩如生、恰到好處。
張戈 飾 陳凱；江南機車廠的技術員，願為建設祖國奉獻自己青春的理想主義者。有時雖是個愣頭青，但也是常漢卿手下優秀的技術員。他被風姿綽綽的白曼寧所吸引，但他不是她眼中那個可以依靠的對象。他在與漢卿的工作過程中也學到了很多技術知識，最終成長為了一名優秀的工程 。帥氣的外表中滲透著一絲從深處傳來的憂鬱，張戈擅長塑造的形象也是中國男人歷來對自己的期望——俠骨柔情。張戈對工作認真敬業，曾因在片場因為爆破戲不慎眼睛受傷的情況下堅持拍攝完，為大家所讚賞。
