杜心生(俞灏明饰)是伴随上海外滩的钟声长大的孩子，他父亲杜师傅是钟楼的维修工，后杜心生又守护大钟一生，因此杜心生熟悉大钟的每一个关节。十七岁那年杜心生在桂花巷遇到了身为音乐教师之女的俞佩佩，两人相互爱慕，但是这对恋爱的男女却并未得到家庭的赞许，双方的家庭都想尽一切办法来拆散他们，在俞家看来俞佩佩将来是要成为大提琴演奏家的，而杜心生则是毫无前途可言的，杜母(陈瑾饰)也是极力的反对这桩婚姻，认为二俞佩佩的家庭成分不好。与此同时，杜心生师傅的女儿苗招娣(陈洁饰)心仪杜心生，为了爱情也曾努力争取，最终由于多种原因杜心生和俞佩佩两人被迫分开，俞佩佩离开了，杜心生则娶了苗招娣为妻子。
在文化大革命时期，俞佩佩的外婆何音是音乐学院的教授被红卫兵当成反动学术者经常拉去批斗。杜心生和弟弟杜心根对俞佩佩十分关爱，偷偷帮助何音将大提琴藏在了钟楼里，完好的保护了大提琴。俞家的人对杜心生也心存感激。多年后，苗招娣回来了，一直都没有结婚，为此又引发了苗招娣和杜心生的家庭矛盾。
梧桐里迎来知青上山下乡的高潮，杜心生的大妹妹杜心芳决意报名去安徽泾县插队，老虎灶爷爷收养的孙子毛阿大是独子不用下乡，但为了杜心芳，他也跟着去下乡了。
外滩钟声剧照
杜父因病去世，杜心生顶替父亲成了海关大钟的守钟人。这样他就不用下乡了。苗师傅带领着这个徒弟每天维护大钟，讲解海关大钟的来历以及大钟的各个部件的构造和原理。杜心生每天和大钟为伍，深深地爱上大钟，擦拭大钟，维护大钟，以致到了痴迷的地步。
杜心芳和阿大在农村劳作，相爱，偷尝禁果，杜心芳怀孕了，阿大却被指是犯了流氓罪，被发配到原始森林去当护林员了。农场的人通知杜心生把妹妹带回了上海。毛阿大向心生发誓，争取好好表现早日回上海与心芳团圆。
杜心芳未婚先孕遭到邻里议论。同时，毛阿大在林中遭遇盗林匪徒不幸遇害。全家本想都瞒着心芳，可最终还是被心芳得知真相，杜心芳绝食一心求死，最后在家人的安慰下决心平安生下孩子。杜心芳生下个女儿取名安安，却难产身亡。杜心生一直为妹妹的命运自责，认为她是顶替自己才下乡的，才导致了这样的悲剧人生，杜心生收养安安当成亲生女儿来照顾。
杜心生的小妹妹杜心美(吴谨言饰)心灵手巧，是弄堂里的裁缝，和哥哥杜心生一生坚守海关大钟不同，她志存高远，在改革开放的时代浪潮中，凭借不怕苦、不怕输的毅力，步步进阶，最终实现了人生的价值。
