解放初期，天山脚下的一座军营里，气氛异常凝重，大家都为刚刚发生的一件事感到震惊和气愤。原来一伙叛匪劫持了几名解放军战士逃走了。全营士兵纷纷请战。马营长保持着冷静，在师部罗师长的统一部署下，组织营里的一半士兵参与战斗，而把另一半留在营里继续农垦，继续为即将到来的新兵盖新房。
一个叫杨德顺的班长没有能参与战斗，他觉得因为自己是收编过来的，没有得到其他人的信任，心里很不是滋味。
与此同时，征兵工作在一座县城里火热的进行着。清纯质朴的少女春铃看到同学曾梅光荣的加入了解放军，不由十分羡慕，可是她不舍得离开一直照顾她的爷爷，不得不放弃了当兵的念头。
就在这时，发生了一件让人意想不到的事，春铃情同姐妹的好友秋芳被家里人卖给了镇上的无赖薛家作媳妇。秋芳惊慌失措的向春铃求助。春铃给秋芳指出了她唯一的出路——参军。于是两个人在薛家人的穷追不舍下，匆忙赶往火车站，在火车就要开动的紧要关头踏上了即将运送新兵前往部队的火车。
春铃为秋芳逃脱了薛家人的追赶而兴奋，却突然发现，火车已经开动，自己已经下不了车了。
烈日炎炎第2集剧情介绍春铃急着想下火车，可同行的秋芳、曾梅都劝她留下来，跟她们一起去建设大西北。负责征兵的陈参谋也想方设法鼓励春铃参军。春铃犹豫了，陈参谋让她想起了一个人，一个多年前在她家养过伤的罗营长。春铃对这位英武的罗营长十分难忘，她觉得陈参谋好像就是那位罗营长，带着疑问，春铃重新上了火车，加入了参军的行列。
烈日炎炎剧照
马营长带着牛排长、胡铁等人执行罗师长布置的任务，途中找到了营里被劫持的翠莲等女战士。要么丢下战友不管继续执行任务，要么营救战友却可能打乱整个战场的部署。就在马营长面对这两难的选择难以作出决断的时候，叛匪嫌带着人质累赘，打算下毒手。
没有犹豫的时间了，马营长当即展开了营救行动。一场激烈的战斗后，翠莲等战士被成功的营救出来，而牛排长则在战斗中受了伤，受到了翠莲悉心的照料。
残余的叛匪向国境线方向逃窜，马营长急忙派胡铁向总部报告情况。胡铁在干路过程中坠马，又被两名叛匪追击，多亏一位名叫居桩的守林人相救，才脱离险境。为此，胡铁对居桩感激不尽。
在枪林弹雨中出色完成任务的马营长万万不会想到，一幢不幸的事即将降临到他身上。他怀孕的妻子米脂不慎落入河中，被无情的河水卷走。
烈日炎炎第3集剧情介绍米脂的离去给全营都蒙上了一层阴影。而负责照顾米脂的战士刘三则为自己没能照顾好米脂而深深自责。
不知情的马营长在战斗结束后，没有赶回营里，反而带着部下去迎接新兵。春铃一行人下了火车才发现，她们要去的地方的艰苦程度远远超过她们的想象。下了火车还要走几十公里的路才能坐上运送新兵的汽车。而最让春铃生气的是，陈参谋好像根本不认识她。秋芳在其中调解，才发现这不过是一场误会，陈参谋根本不是当年在春铃家养上的罗营长。
在分配单位的时候，秋芳和春铃被分开了。秋芳去了师部，而春铃和曾梅则一起被分配到了马营长所在的营里。马营长兴高采烈带着新来的女兵回到营里，却听到了米脂去世的消息。这消息如同晴天霹雳一般立刻将这个铁骨男儿击倒。他不吃不喝，把自己锁在屋里发呆。
米脂离去的消息给新来的女兵们也带来了不少触动，原来的欢迎会取消了，营里笼罩在一种悲伤的气氛中。
几经周折，春铃在罗师长的安排下去了营部医院当了护士。罗师长听说米脂离去的消息，亲自来到马营长所在的营里，以老朋友的身份鼓励马营长拿出勇气，活出个样来。
