该剧通过上海飞云公司总经理潘树德一家祖孙三代人生活与事业的故事，通过中德合资飞云汽车工业公司这一改革开放和对外经济合作的典范，浓缩和概括了中国汽车工业五十年来，从无到有，从第一辆手敲“红旗牌”轿车到今日汽车工业的辉煌腾达所经历的艰辛与阵痛，展现了汽车人开放搞活和迎接机遇与挑战的勇气与自信，同时折射出整个中国经济正在进行的走向国际与世界经济接轨的空前大跨越。
《汽车城》绝不仅仅是一般意义上的工业题材。它所涵盖的内容，它所展示的人情、人性，足以突破该题材的局限性；它所涉猎的领域，它所探索和沉思的“题目”的广度和深度，足以摆脱故事表象的束缚。《汽车城》以它独特的艺术魅力，展现了中国工业现代化进程中的坎坎坷坷与风风雨雨，展现了市场经济与计划经济的矛盾、传统思想与现代理念的矛盾、科学与愚昧的矛盾、创新与守旧的矛盾、政治与经济的矛盾、民族文化与西方文化的矛盾、爱与恨的矛盾等。
1956年初夏，上海石库门弄堂里，刚从清华大学毕业的潘树德在帮着父亲修汽车。借着试车的机会，他到农村去看望与自己青梅竹马的菊妹。两个青年人在河边情话绵绵，青春的冲动征服了他俩。
1957年春天，潘树德在长春一汽参加“东风”轿车的试制。车间党支部书记万辅成不光在工作上用他，还把另一个上海大学生汉梅介绍给他。潘树德告诉万辅成，自己在上海郊区已有订婚的对象。万辅成告诉潘树德，女方家庭出身不好就不能来长春。潘树德的同学郭大林却劝他忠实于初恋的感情，回上海结婚。
不久，潘树德与汉梅结婚，而郭大林因为家庭出身不好必须回上海。就在这一天，菊妹把自己与潘树德的女儿送到上海弄堂里潘的父母家。得到这一消息，潘树德百感交集，新婚这夜，他却到车间里去与郭大林含泪话别。
1986年，湖北十堰召开中国汽车工业的“遵义会议”。已经成为汽车工业泰斗的万辅成向中国第一个合资汽车企业一一上海飞云推荐了潘树德。潘树德已经是一汽的副总经理，他带着自己的三个子女回到上海。他们是：大女儿欣华（他与菊妹的女儿），二女儿欣明，小儿子欣荣。潘树德不知道的是，此时担任上海飞云总经理的就是郭大林，而大家都不知道，郭大林家的保姆就是当年的菊妹。
郭大林领导的飞云公司正处于泥足深陷、举步维艰的困境中。公司德方副总经理老卡尔和质量总监斯塔尔突然回国，原来德国总部对合资前景颇为怀疑。公司上下人心浮动，上汽公司的总经理金鑫批评了军心涣散的干部们，他要郭大林一定要把德国人留住。潘树德在这样的情况中来到上海。出乎意料的是，他只被金鑫任命为郭大林的助理，具体的任务是管工厂的征地。他要铲平的就是潘家村的房子，而潘家村的农民正在抢时间盖房子、种树以便多得青苗补偿费。
郭大林在条块分割部门之间疲于奔命，在错综复杂的关系中失去平衡。他在一个小配套厂要求严格按图纸标准生产，却被人们骂作“洋奴’。企业所需要的外汇大量短缺，为了对德国方面履行合同，替郭大林承担责任，潘树德自己出面去倒汇公司签订了购买外汇的合同。文瀚被列入了首批出国培训的技术人员名单，郭大林却要求厂长把他拉了下来。文瀚指责他为了显示廉洁公正而损害了配套厂的技术提高，也阻碍了自己的人生道路。
万辅成的儿子万子新也来到上海，他要建立一个“100%国产化”的汽车厂，同时，他还对从小一起长大的潘欣华发起了情感攻势。
财政部门知道飞云公司在计划外买外汇的事，要追究飞云公司的责任，郭大林知道此事也违反了金鑫的指示，甚为不安。潘树德出面承担了责任。郭大林对此很感动，但他要自己承担套汇的责任。正在这时，传来了文瀚在德国自由出走的消息，而郭大林此时应该马上去德国参加飞云的工作会议。金鑫怒斥郭大林，说他不该把儿子送出去进修，搞出政治问题来。郭大林刚出门，金鑫就向上级打电话担保郭大林在政治上绝对可靠，可以去德国开会。第二天，郭大林看到自己那张出国人员审批表上金鑫的签字，感动得热泪盈眶。
潘树德和郭大林在狼堡的一些工厂参观。在一个飞云公司的分厂，他们看到管理人员如何在工会发动罢工、在即将停产的危机关头与工会理性协商、互相让步解决了纠纷。这件事给潘树德留下了深刻印象。
沃尔夫斯堡的夜晚，郭大林在宾馆接到文瀚的电话，他就在楼下，想与父亲见面。郭大林激动万分，却说不出话来，他不敢去见自己的儿子。郭大林摸着玉绣让自己给文瀚带来的毛线衣，泣不成声。第二天，郭大林在会议室的窗前出神。突然，他看到了街对面的文瀚！父子俩隔窗相望，长久对视。郭大林在开会时突然发作心肌梗死。救护车来到楼下，文瀚冲过来哭着叫喊父亲。
郭大林去世后，金鑫犹豫再三，一槌定音，他任命潘树德当了飞云的总经理。潘树德坐上了郭大林的座椅，拉开抽屉，看到半包方便面，他感慨万千。
上任伊始，市长就在深夜召见潘树德，给他定下最后期限：两年时间达不到国产化60%，飞云公司就关门大吉，潘树德也就地免职。潘树德传达了这一决定后，德方管理人员和工人们都感到巨大的危机感。
万子新利用自己在北京机械部和银行的关系搞起了一个乡镇汽车厂。欣华对他的扰乱市场做法和狭隘民族主义的理论很不能认同，可被他的男子汉气概和人格魅力吸引。
国产化进展缓慢，潘树德提出要把零件质量的检测地点由德国转移到中国来。这受到了所有德国管理人员的反对。斯塔尔等人与潘树德谈崩了，不欢而散。潘树德以辞职威胁。就在记者会要宣布潘树德辞职的最后一分钟，斯塔尔满面生辉地来了，他拿着总部的电传，批准大部分零件的检测地点改在中国。当晚，潘树德回到家里，看到的是汉梅留下的离婚协议。
几经周折，潘树德找到了当年的菊妹，可她已经病得很严重，她在亲人的融融爱意中去世。
此后，潘树德在经营企业的一系列问题上都与家庭关系构成纠葛。在与德国合作者争取给工人涨工资的过程中，他开除了制造事端、不服管理的欣荣。知道了自己的女儿与斯塔尔恋爱，也弄得他颇为尴尬。而斯塔尔根本不知道潘树德就是自己的中文教师“爱伦”的父亲。在工作中，潘树德还与变速器厂的女厂长杭天飞产生了感情上的某种吸引和默契。
万子新的杂牌拼装的飞龙牌汽车出厂了，他得意非凡。他把欣华领着去看拼装车和废次零件的黑市，飞云车和浦江车在这里都被加价倒卖。欣荣也活跃在这里，很是发财。欣华批判万子新是现代化的障碍，万子新却对造车信心百倍，他向欣华求婚，并用自己强有力的男人方式征服了欣华。
为了扩大生产，潘树德提出兼并浦江厂，浦江厂厂长潭昌龙攻击潘树德与杭天飞的私人关系。潘树德当众洗刷自己，可故意冷漠的言辞伤害了杭天飞。受到多方面的影响，金鑫最终决定关闭浦江厂。停产的那一天，潘树德的父亲和一帮老工人爬在机器上不走，潘老爷子中风倒下。
变速器国产化质量过关，潘欣华代表变速器厂与飞云进行收购价格的谈判。可潘欣华到了现场才发现，给对方当翻译的居然是欣明。在谈判过程中，欣华从欣明口中刺探到对方的秘密，在谈判中占了上风。斯塔尔知道了欣明与潘家的关系后，感情受到了挫折，他以为是欣明故意欺骗他。他对欣明大吼：骗局！你是色情间谍！这导致了欣明离家出走，斯塔尔被德国总部辞退。
在飞云的国产化和产量都上升后，潘树德出手整顿乱搞拼装、侵犯知识产权的“野鸡”汽车厂。这时，他十分苦恼于如何跟自己的老上级万辅成交代。最后，他还是坚决命令所有飞云的配件厂停止向其它非法汽车厂供货。事后，万辅成与潘树德联系，表扬他做得对，因为万子新干的事，他全都不知道。潘树德这才如释重负。
飞云车热销全中国。对飞云公司如何发展，潘树德与杭天飞又有了分歧。潘树德认为要让飞云继续一家称雄，杭天飞却提出要多元合作，发展新车型，自己打破垄断。正好，这时候从美国回来的郭文翰带来美国通用的合作计划。经过一番周折，潘树德认识到自己有所落伍。杭天飞当上了汽车集团公司的总经理。
市场特批，金鑫在60岁去学驾驶考执照。教练就是潘树德，在路上，金鑫的车开得扭扭歪歪。
6年以后，上汽与通用合作的第一辆新车型下线。每一个参与此事的工人、技术人员和领导都来在新车上签字。上海汽车工业双雄竞争的局面形成。这标志着中国汽车工业的新起点。
杭天飞走进潘树德家为他做了美味佳肴。斯塔尔在北京偶然遇到了当导游的欣明，两人紧紧拥抱在一起。（全剧完）
