故事发生于1960年。北京某大学青年女教师林文馨（何琳饰）怀着忐忑的心情坐在组织部办公室，等待组织向她宣布一个极为重要的决定。此时，在远离基地大本营的青海高原腹地，正在勘探进行室外高爆实验最佳场所的基地队长沈毅、工程师魏明华（果静林饰）、助手林文昊及苏联专家阿力耶夫一行人突遇沙尘暴，返回途中为躲避藏族姑娘卓玛的羊群而翻车，苏联专家受了重伤，生死未卜，被送往北京治疗，由林文昊陪同前往。林文馨兴致勃勃的将组织的决定告诉家人，不料却遭到母亲的坚决反对。原来，林文馨已被组织选中，前往哥哥林文昊所在的青海基地进行保密的科学研发工作，她心中早已对这神圣的工作充满了憧憬。林文馨来到文昊所在的招待所看望，被文昊所描述的青海高原上伟大而神圣的高原科研工作深深感染，更加坚定了前往的决心。吴文昊因母亲反对自己的工作而感到愤慨，并对母亲产生看法和误解，从此不愿回家。基地成员屡次与当地牧民交涉搬迁事宜，卓玛的父亲作为当地牧民的头人，拒绝搬离世代居住的地方。正当万分焦急中，卓玛的父亲决定带领牧民搬迁。为支持祖国伟大的科研事业，牧民们成群结队的赶着马车，含泪搬离了世代居住的家园。苏联专家阿利耶夫痊愈后与林文昊返回青海基地。夜晚，基地升起了篝火，大家围坐在篝火旁边载歌载舞，而厂长沈毅，被一通来自北京的神秘的电话叫开，放下电话后，他远远地看着篝火和欢乐的人群，情万分纠结。