丁宝桢听说陕西巡抚对及器具生产的药弹很感兴趣，决定先卖给他一些，然后通过他的宣传打开销路，徐建寅主动要求去陕西，齐嵩汝想协助徐建寅，丁宝桢满口答应。
徐建寅和齐嵩汝拉着几箱药弹，曾昭吉还让他们带了几杆枪做试验。丁宝桢派张荫桓在山东海岸线考察，他到各个口岸做实地调查，觉得烟台和登州更适合建立炮台，修一座炮台需要八万两银子，只能在一处修建炮台，齐嵩汝选中烟台，这和丁宝桢的想法不谋而合，丁宝桢让他做炮台的总办，全权负责此事。
丁宝桢上书朝廷申请拨款修建炮台，被恩承横加阻拦，正当丁宝桢一筹莫展的时候，钟春兰把陪嫁的首饰当了，再加上平时省吃俭用攒下来钱一起交给丁宝桢应急，丁宝桢别提多开心了。张荫桓把炮台的图纸给丁宝桢过目，丁宝桢很满意，把钟春兰攒的钱给他，张荫桓发誓全力以赴建炮台。丁宝桢发现钟春兰的陪嫁首饰都没戴在身上，猜到她把这些当了，心里既感激又愧疚。
陕西巡抚看中了机器局的药弹，很快下了契书，支付了定金，还要十杆英式马蒂尼亨利枪，那是英国目前最精良的枪支，除了他们没有人能造的出来，丁宝桢让曾昭吉试着做一下。英国商人卡特要参观一下机器局，丁宝桢明确讲明不对外开放，卡特代表英国政府来找丁宝桢谈判，他们免费提供制造军火的机器，要分走一半军火，丁宝桢猜到他是詹姆斯派来的，当面拒绝和他合作。
威廉及时赶来为丁宝桢解围，他只要两成的军火，卡特只好悻悻离开。张荫桓经过多日筹备，通伸冈炮台正式动工修建，李阿福闻讯带着乡亲们来应征，张荫桓资金有限，李阿福不要工钱，只要吃饱饭就行，张荫桓就让他们留下来干活。
曾昭吉经过多次改良，终于研发出和马蒂尼亨利性能一样的枪，丁宝桢让李培荣试了一下，果然百发百中，丁宝桢当即决定投入生产，还亲自下厨做了一大桌菜庆祝，大家举杯痛饮，张荫桓和齐嵩汝匆匆赶回来，丁宝桢拉着他们一起喝庆功酒。
登荣水师突然传来噩耗，炮弹炸膛导致人员伤亡，丁宝桢连夜赶往水师视察情况。詹姆斯听说此事，他想落井下石把丁宝桢搞垮，把机器局关停，让施耐德向朝廷请求观摩水师，施耐德自然求之不得。
丁宝桢来到水师查炮弹炸膛的原因，外国记者蜂拥而至来报道此事，李培荣想把他们赶走，丁宝桢让他们如实报道。陈云飞查到范义的弟弟范礼负责运送炮弹，怀疑他从中做手脚，想为范义报仇，苦于没有确凿的证据，丁宝桢让李培荣和陈云飞分头寻找线索。
洋人记者曝光了炮弹炸膛的事，慈禧大为恼火，恩承在一旁煽风点火，请求严惩丁宝桢失职之罪，慈禧气得大发雷霆，奕䜣及时赶来为丁宝桢求情，慈禧派张文怀彻查炮弹炸膛的真正原因，如果丁宝桢真有问题，就把机器局关停。
张文怀马不停蹄来到登州府衙见丁宝桢，责令丁宝桢在施耐德观摩之前查明原因。李培荣和齐嵩汝在水师中仔细排查，发现两个看管武器库的水师士兵形迹可疑，就悄悄跟踪他们，他们俩不好好训练，经常跑出去喝酒，D博，李培荣搜到他们藏的银子，对他们严加审讯，最后交代有人偷偷留纸条和银子，让他们对武器库睁一只眼闭一只眼，水师前后都有人把手，外人根本无法进入武器库，李培荣猜到内部人在炮弹上做手脚。
两个涉事士兵都是范礼府上送来的，丁宝桢仔细盘问范礼，范礼对此毫不知情，丁宝桢让他留在府衙等调查结果。
丁宝桢终日郁郁寡欢，他担心机器局的炮弹质量有问题，还为施耐德观摩的事发愁，齐嵩汝觉得这不是坏事，趁机让他们等人见识一下水师的实力，丁宝桢很赏识他的才学，想送他去国子监学习，齐嵩汝自然求之不得。
曾昭吉把武器库的炮弹逐一检查，发现很多滥竽充数的炮弹，里面装了制造炮弹剩下的残渣，丁宝桢又惊又喜，他首先确定机器局的炮弹没问题，只要查到内鬼就能真相大白。夜里，牛春生提着灯笼四处检查，突然发现武器库的窗户被人撬开，里面有人窃窃私语，他悄悄进去查看，发现有人在偷装炮弹渣滓，那两个士兵担心事情败露，要杀了牛春生灭口，丁宝桢带兵及时赶到。
士兵交代他们是被丁宝桢革职的登州前任总兵王大人指使的，让他们用炮弹渣滓伪造炸弹，丁宝桢立刻派人去抓王大人。施耐德想利用炮弹炸膛的事搞垮丁宝桢，他派人去找恩承帮忙，阎敬铭听说朝廷要治丁宝桢的罪，立刻写信通知丁宝桢。
施耐德和詹姆斯带人来水师参观，丁宝桢请他们吃饭，施耐德对饭菜不满意，还对水师兵力和机器局的军火大有微词，丁宝桢很恼火，施耐德提出双方比试一下，时间定在七天以后。丁宝桢要亲自训练水师官兵，他早就写信让威廉帮忙找军演教习，威廉留学的时候就学过这些，他毛遂自荐做教习。威廉手把手教士兵联系格斗术，李培荣觉得没必要，丁宝桢对威廉深信不疑。
丁宝桢想趁此机会和施耐德比试一下军火的威力，他派人把枪支弹药运到水师。比试当天，双方队员都百发百中，实力不相上下，李培荣最后上场，他没有打灰包，而是击中挂灰包的细绳，现场一片哗然，裁判以没有击中目标为由判他输了。
第二场比赛开始，双方比试格斗术，水师士兵连胜两局赢得比赛。第三局比试火炮射程，曾昭吉迟迟未到，丁宝桢派李培荣去接应，由于山路崎岖，炮弹笨重，曾昭吉费尽全力运送大炮，终于在规定时间内赶到，机器局的炮弹比洋人的炮弹远了五丈，第二颗炮弹装进大炮，曾昭吉调整了炮弹的位置，结果和洋人的射程差了十五丈，丁宝桢为曾昭吉捏了一把汗。曾昭吉不顾李培荣劝阻继续调整炮弹位置，结果远超洋人的炮弹十丈七，双方射程总和相当。
张文怀亲自观看了这场比试，对丁宝桢赞不绝口，可朝廷已经宣布要关停机器局，他也无可奈何。施耐德要求参观机器局，张文怀想向朝廷申请，丁宝桢断然拒绝，坚持按照约定办事，施耐德和詹姆斯只好悻悻离开。
丁宝桢不甘心机器局被关停，曾昭吉随口说起他们给陕西制造的马蒂尼亨利枪，丁宝桢立刻拿来一杆改良的亨利枪给张文怀过目，张文怀请来精通枪支的安德鲁进行比对，安德鲁认为曾昭吉的枪支更胜一筹，张文怀同意大量制造这种亨利枪，他即刻回去向朝廷申请重开机器局，丁宝桢对他心生感激，拜托他关照威廉。
丁宝桢处理完登州的政务，听说通伸冈炮台即将完工，就带陈云飞和齐嵩汝等人去参观，张荫桓拿出图纸，详细介绍了进展情况，丁宝桢建议再多修两个炮台，就能和主炮台成掎角之势。登州百姓得知丁宝桢来了，就让李阿福代表他们来拜谢丁宝桢，感谢丁宝桢帮他们家乡治理水患。
张文怀回京述职，向慈禧汇报了丁宝桢赢了洋人，给朝廷扬眉吐气的事，慈禧很开心，立刻下旨让丁宝桢回京接受封赏。天渐渐凉了，钟春兰带着金小妹等人来给丁宝桢送衣服，金小妹迫不及待想见到日思夜想的齐嵩汝，齐嵩汝去工地还没有回来。
丁宝桢收到丁体常的来信，得知孙女生病夭折了，丁宝桢伤心地痛不欲生，钟春兰因急火攻心当场晕倒在地，丁宝桢因为伤心过度一病不起，大家都很担心他。皇上派人给丁宝桢传旨，让他把山东的事交接一下即刻回京接受封赏。
丁宝桢把炮台的事全权交给张荫桓，他立刻赶回济南，齐嵩汝把京城国子监来的信交给丁宝桢，丁宝桢让齐嵩汝和他一起回京参加考试，就能到国子监学习，然后走上仕途，齐嵩汝对金小妹日久生情，可又不舍得放弃这次好机会，金小妹全看在眼里。
齐嵩汝陷入两难，他到父亲牌位前诉说心中的纠结，母亲狠狠教训了齐嵩汝一顿，劝他暂时放下儿女情长，不要辜负父亲的期望，等将来功成名就，再回来和金小妹谈婚论嫁。母亲把所有的积蓄都给齐嵩汝，对他千叮咛万嘱咐，齐嵩汝在父亲灵前发誓一定出人头地，光复齐氏门楣。临行前，齐嵩汝来向金小妹告别，含泪和她兄妹相称，金小妹满含热泪，不敢回头看他，两个人互道珍重。
李培荣和陈云飞在通伸冈日夜坚守，终于赶在丁宝桢进京之前完工，丁宝桢很欣慰。第二天一早，丁宝桢带齐嵩汝出发赶往京城，钟春兰放心不下丁宝桢，叮嘱齐嵩汝好好照顾他，金小妹一言不发站在钟春兰身边，目睹着齐嵩汝和丁宝桢的马车渐渐远去，金小妹心里五味杂陈。
二十六个村子的百姓听说丁宝桢要进京，自发组织起来给丁宝桢送行，百姓们把各村的黄土搜集起来送给丁宝桢做纪念，李阿福代表大家向丁宝桢表示感谢，盼着他再次来山东赴任没丁宝桢感动地热泪盈眶，百姓们也为之动容，丁宝桢跪倒在地向大家致意，发誓继续为百姓做事。
光绪二年，丁宝桢离开山东进京陛见，从此再也没踏上山东的土地，他在山东为官十余年，查贪官，诛太监，治理黄河，推洋务，桩桩件件无不体现着他为官为民的本心。丁宝桢和齐嵩汝日夜兼程来到京城，京城已经没了往日的威严，丁宝桢新生感慨，祈祷朝廷早日摆脱洋人的束缚，重现当年的繁华。
外省官员进京一般都住在贤良寺，丁宝桢也不例外，他赶忙换好朝服前往贤良寺，京城的文武百官早就听说丁宝桢即将到军机处任职，早早前来道贺，丁宝桢对他们嗤之以鼻，可有不便翻脸，让他们把拜帖都留下，然后挨个把他们叫进来面谈。官员按照规矩给丁宝桢送礼，被当场退回，他们一个个灰溜溜离开。
大理寺刘震云没有给丁宝桢送礼，只是好奇他当年为何执意要杀安德海，丁宝桢要为民除害，这是刘震云最想听到的答案，他满意离开。官员们把银票交给齐嵩汝，口口声声称这是京城的规矩，齐嵩汝不便推辞只好收下。丁宝桢闻讯出来，让齐嵩汝把银票退还给他们，还把齐嵩汝教训了一顿。阎敬铭来看丁宝桢，看到门庭冷落，猜到他把送礼的官员赶走了，忍不住拿他打趣。