電影《我和我的父輩》一共講了四個以時代串聯起來的故事，分別發生在抗日時期、新中國建設時期、改革開放時期和現在。
第一個故事《乘風》，說的是抗日時期八路軍騎兵團馬仁興團長，為了掩護鄉親們撤退，決定以一支騎兵小分隊吸引敵人的火力。馬仁興團長的兒子馬乘風，就在這支騎兵小分隊裡做通訊員，和戰友們一起壯烈犧牲。鄉親們安全撤離了，革命的有生力量得以保全、發展、壯大，最終取得了抗戰的完全勝利。“為有犧牲多壯志，敢叫日月換新天”，這一段故事的騎兵戰鬥場面，異常慘烈，令人動容，凸顯了抗戰勝利的來之不易。
第二個故事《詩》，說的是新中國成立後，一個普通的航天家庭，爸爸是一名航天工程師，媽媽是一名火藥雕刻師。哥哥是收養的，他的親生父親是爸爸的同事，在一次火藥實驗中犧牲了。為研製長征一號火箭、發射首顆人造衛星，中國航天人前仆後繼、艱苦奮鬥、無私奉獻。爸爸為了得到重要的實驗資料，選擇近距離觀察實驗，也獻出了寶貴的生命。媽媽既要參加危險、繁重、細緻的火藥雕刻工作，還要一個人帶哥哥、妹妹兩個孩子，困難可想而知。
“獨有英雄驅虎豹，更無豪傑怕熊羆”，中國航天人克服了重重困難，勝利完成了長征一號火箭的研製任務，1970年4月24日，由長征一號火箭首次將中國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”成功送入了太空。哥哥長大後成為一名工程師，妹妹則成為一名女航天員，兄妹倆接過父輩的旗幟，繼續在浩瀚的天空譜寫著中國航天新的詩篇。
第三個故事《鴨先知》，講的是改革開放時期，中國第一支電視廣告誕生的故事。“春江水暖鴨先知”，以此致敬改革開放時代浪潮中敢為人先的父輩。
最後一個故事《少年行》，鼓勵熱愛科學的少年追求夢想、創新創造，“少年強則國強”，中華民族的偉大復興，這一近代以來中華民族最偉大的夢想，終將不可逆轉的實現！
