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二十世纪七十年代，三个完全不同的年轻人在部队这所革命的大熔炉里：一个一心要当叱咤风云的战斗英雄、一个发誓要在部队出人头地往上爬、一个则是浑浑噩噩地被当了兵。三人在同一天走进同一座军营，吃同样的饭，叠同样的被子，走同样的正步，却因为性格、动机、世界观的差异，彼此之间产生了各样的矛盾与冲突。在经历了一系列的挫折与磨练之后，他们完成了从普通老百姓到优秀军人的转变，练就了铁打的骨头，结下了生死的战友情谊，更铸成了为祖国、为人民一切行动听指挥、甘愿牺牲奉献的钢铁信念。
演员张一山
北京人。外表俊朗、阳光，胆子大、鬼主意多，好打抱不平，虽然外表痞里痞气但内心真诚、重感情、充满正义感。和那个年代很多男生一样，从小就以董存瑞、邱少云、黄继光等为偶像，立志要做一名战斗英雄，酷爱一切与军事有关的技能与知识。父母远赴非洲援建坦赞铁路，和奶奶一起生活。后父亲在援建过程中牺牲，母亲继续坚持援建。奶奶对其溺爱且疏于管教，徐小斌小小年纪已经在社会上四处与人出头，打架斗狠，无人能敌，社会上的一些不良团伙纷纷邀其入伙，徐小斌却始终有着自己的道德底线。满18岁，徐小斌第一时间报名参军。奶奶因为失去儿子，坚决要把孙子留在身边。后在接兵参谋赵大江的劝说下才同意孙子参军。
演员张潇恒
河南农村人，父亲是公社会计，已去世的爷爷在地主家做过账房。肖书田外表清秀、斯文，头脑灵活，口齿伶俐。从小就喜欢读书，又热爱文艺，琴棋书画样样都拿得起放得下，是农村里少有的文化人。肖书田也心高气傲，一心想摆脱面朝黄土背朝天的命运。好不容易等到城里工厂招工的机会，他表现优秀，父亲也下了力气找关系，只是临了还是被县领导的亲戚顶替，肖书田慨叹自己小姐身子丫鬟命，决定投水自尽。就在此时，回乡招兵的毛志勇听说了肖书田的能耐，对他的文化水平很欣赏，将他招入部队。短短几天命运就大起大落，这让肖书田痛下决心，一定要珍惜到部队这样一个改变命运的机会，并且一定要在部队扎下根，早日入党、提干、当大官。千万不能再回到农村，回到和父母一样的命运。肖书田就是带着这样一个最高目标来到了部队。
演员张哲
四川山区农民。个子偏矮、长相奇特，生就一双大手。天性淳朴、厚道，后知后觉，实心眼到了“轴”的地步。李沉着力气奇大，一会走路就开始就在田间地头玩耍，各种农活儿样样精通，种田养猪更有天赋，既会看天总结先人经验，也会查地研究新鲜办法，种的水稻年年亩产超千斤。部队有人听说了李沉着的农活天赋。赵大江受命要把他带到部队。赵大江看到李沉着的形象实在觉得有点勉强，谁知李沉着还不稀罕去部队。高低就要窝在村子里，赵大江一打听，原来李沉着一直在苦苦喜欢同村的程华，只可惜落花有意流水无情。赵大江只好找到程华做工作，在程华的配合下，才把李沉着招到部队。
演员宋佳伦
山东人，部队原副连长，临时担任接兵团参谋。后任代理连长。赵大江外表轮廓分明，为人是非分明，爱憎分明。他脾气硬，不服输，口号是“有红旗就抗，有第一就拿”。他军事本领也过硬，是当年大比武的尖子，因为在比武场上摔断腿却还坚持到比武结束，被首长表扬，立过二等功，只是因为脾气和性格得罪了不少人，所以副连长当了六年才混上代理连长。
演员蓝盈莹
天津人，高干子女，父亲是军政治部的领导。她外表冷艳，身材高挑，眉目透着一股英气。作风泼辣，敢爱敢恨。杨影外表高傲倔强，内心情感丰富。她从小没吃过苦，总希望能证明自己的能力，虽然接受父亲的安排来到部队，却希望靠自己的本事走自己想走的路，成为一名光荣的军医。
演员袁晓旭
部队驻地渔家姑娘。外表淳朴美丽，性格温柔专情，善解人意，内心执拗、刚烈。喜欢唱歌，爱好文艺。小时候崇拜当兵立功的哥哥，哥哥退伍后因海上事故去世使得她十分伤心。遇到徐小斌后与其一见钟情。
拍摄时，整个山脉一片白皑皑，大家虽然是棉袄棉裤、大衣皮靴全副武装，但还是感觉寒风刺骨，冰冷透心。
《大熔炉》拍摄期间，王莎莎正忙于实习大戏的彩排，因此需要在剧组和学校之间奔波。
没有经历过70年代的张一山为了拍摄，不仅查阅相关书籍资料，向家中长辈求教，更是常与编剧讨论角色。
为还原剧中部队风貌，《大熔炉》剧组找到一个闲置已久的军营，并在其基础上进行了翻新改造。
该剧编剧李京东表示，军旅剧偶像化是大势所趋，当下一直强调‘科技建军’，科技建军肯定要把80后、90后中间的优秀分子吸收到军营里头来，而要吸引他们，就必须呈现给他们一个青春的军营，告诉他们军旅文化不光是团结紧张严肃，还有活泼，还有时尚。而90后、80后大多没受过挫折教育，他们也需要靠军旅文化对他们进行熏陶。
《大熔炉》于2014年4月开机，2014年7月杀青。