该剧主要描写了农村来的士兵姜士安(郭晓冬饰)与大校的女儿韩琳(袁立饰)之间的情感历程:1973年,某部队通信连里,班长韩琳、新兵姜士安、张雁南在一起学习、生活。出身贫苦的农村兵姜士安在生活上受到了韩琳细致入微的关心,这使他渐渐喜欢上了善良、漂亮的韩琳。从小就娇生惯养的张雁南也在韩琳的帮助下不断提高自己的能力。而韩琳在努力学习、刻苦工作的同时对英俊、潇洒的文艺兵彭湛渐生好感。姜士安的父亲在农村老家里给他找了一个比他大四岁并且没有文化的未婚妻,这使姜士安陷入矛盾之中……韩琳的好友张雁南利用家庭关系拿到原本属于韩琳上大学的名额,与彭湛一起离开部队结了婚。于是这四个人在之后的人生道路上经历着错位的爱情与婚姻,《大校的女儿》展示给观众的是关于爱情和婚姻的思考。编剧王海鸰多次表示《大校的女儿》是她迄今为止最用心、最喜爱的一本书,“我毫不隐瞒地说,《中国式离婚》、《新结婚时代》是写出来的,但这本书却是从内心流出来的。”