《我和我的父辈》一共有4个单元。该影片以革命斗争、建设、改革创新和新时期为历史坐标,利用“国与家”的角度描述几代祖辈的拼搏历经，讲叙国人的血肉相连和精神弘扬，重现国人努力拼搏的时代回忆。

单元一是《鸭先知》，本片改编自中国第一个视频广告出现的幕后故事。成长于杭州的徐峥(徐峥 饰) 再一次对焦上海的弄堂生活，以此来敬礼改革狂潮中敢为天下先的父母这一代。徐峥扮演的赵平洋将和韩昊霖(韩昊霖 饰) 扮演的孩子“冬冬”一块儿变成这一场创新狂潮的主要人物。

单元二是《诗》，以1969年中国研发长征一号火箭、发送首枚人造卫星为蓝本，以1个常见航天家庭为切入点，展示父母这一代奋发图强、乐于奉献的航天精神，以此来向中国航天人敬礼。

单元三是《乘风》，影片改编自中国抗日战争时期1支功勋卓著的骑兵小队——冀中骑兵团，他们为守护民众撤退，拼命抵御日本军队，电影描述了一个骑兵团与冀中人民群众一起抵抗日军入侵的军民群像。

单元四是《少年行》，机器人“星一浩”担负特别使命从2050年重回二零二一年，偶遇了心怀科学理想的少年人小小，二人偶然构成了一对儿临时性父子。在机器人父亲的影响下，少年人小小将坚定不移地追寻科学理想，少年强则国强，伟大理想、科技创新精神在这一对“父子”间实现弘扬。