《爱情二十年》是一部由余淳导演的国产剧，主要讲述了发生在东北沿江城市的红星机械厂的故事。故事发生在20世纪70年代末，靳勇是三车间公认的技术高手，他对自己的女徒弟林悦情有独钟。林悦失去了双亲，独自扶养着妹妹和弟弟。然而，她却深深地爱上了帅气的工友杜志明。
杜志明与靳勇私交甚好，并且是靳勇父亲的徒弟，在恋人冯新柳之间也有着良好感情。因此，林悦只能将这份感情埋藏在心底。冯新柳来自知识分子家庭，她也深爱着杜志明，并鼓励他刻苦学习准备参加高考。
然而，志明对学习没有兴趣，并满足于现状。这导致两人逐渐产生隔阂，给了林悦追求杜志明的机会。同时，在市物资局局长儿子张明超对冯新柳表达出的仰慕和追求下，两人之间不断发生摩擦，并最终分手。
红星机械厂还上演了一段悲惨的爱情故事。祝福林是复员军人，与新调入厂的烈士遗孀韩秉梅在共同工作和生活中培养出真挚的爱情。然而，在社会压力下，他们无法被外界接受并只能偷偷约会。结果，在一次约会中，在黑暗靶场弹道里互相告别时被不知情的工友在验枪过程中误伤致死。
几年后，杜志明意外考上大学，并开始经历重大变革。期间，林悦始终无微不至地关心照顾着志明和他母亲，并拒绝了靳勇对她的感情。最终，志明大学毕业后与林悦走到了一起，建立了幸福的家庭。冯新柳也被张明超真挚的情感所打动，并最终成为夫妻。
然而，在林悦结婚前后，靳勇仍然无法忘记对她的感情，并经常介入到他们家庭生活中。志明大学毕业后被分配到机械局技术处工作，在那里与曾经的恋人冯新柳再次相遇，两人见面时都很尴尬。
由于不满意机关浮躁的工作风格，志明响应号召下放到企业回到红星厂三车间担任副主任，并与过去的工友们共同生活和工作。然而，由于车间转产项目等问题以及与靳勇等工友之间发生重大意见分歧，加上家庭发生一些事情导致与林悦产生摩擦，志明毅然辞职下海创业。
林悦也意识到婚姻危机，并拒绝了靳勇的帮助并逼迫他早日结婚。在朋友和亲人压力下，靳勇只好与车间办事员孔令芹结婚，尽管他们并不合适……