科技博物館里，一個面容蒼老而憔悴的女人緩慢的走著，似乎在尋找著什么。最終，她在一面墻壁前緩緩駐足，深情而有些哽咽的凝視著墻壁上展出的一張發黃的老照片，照片中，在荒涼的戈壁灘上，四個如花兒般的女青年并排站在一起，笑容如陽光般明媚。

故事發生于1960年。北京某大學青年女教師林文馨懷著忐忑的心情坐在組織部辦公室，等待組織向她宣布一個極為重要的決定。林文馨不知道，這個決定將會改變她的一生。

此時，在遠離基地大本營的青海高原腹地，正在勘探進行室外高爆實驗最佳場所的基地隊長沈毅、工程師魏明華、助手林文昊及蘇聯專家阿力耶夫一行人突遇沙塵暴，返回途中為躲避藏族姑娘卓瑪的羊群而翻車，蘇聯專家受了重傷，生死未卜，被送往北京治療，由林文昊陪同前往。

林文馨興致勃勃的將組織的決定告訴家人，不料卻遭到母親的堅決反對。這讓滿懷一腔報國熱血的林文馨很是疑惑不解。原來，林文馨已被組織選中，前往哥哥林文昊所在的青海基地進行保密的科學研發工作，她心中早已對這神圣的工作充滿了憧憬。

回到北京的林文昊本應健步如飛的奔回家中享受與家人團聚的快樂，可恰恰相反，他一次也沒有回家。

林文馨來到文昊所在的招待所看望，被文昊所描述的青海高原上偉大而神圣的高原科研工作深深感染，更加堅定了前往的決心。林文馨勸哥哥回家看望父母被文昊拒絕了。林文馨很難理解。原來，吳文昊因母親反對自己的工作而感到憤慨，并對母親產生看法和誤解，從此不愿回家。在林文馨的勸說下，林文昊終于回家看望父母，之后又匆匆返回基地。

基地成員屢次與當地牧民交涉搬遷事宜，卓瑪的父親作為當地牧民的頭人，拒絕搬離世代居住的地方。

送走哥哥的林文馨總覺得哥哥和母親一樣有事情瞞著自己，心中充滿了疑慮與擔憂。

林文昊等基地成員為動員牧民配合搬遷，為當地牧民放映革命影片，他們也沒有把握是否能成功勸說牧民們。正當萬分焦急中，卓瑪的父親決定帶領牧民搬遷。

為支持祖國偉大的科研事業，牧民們成群結隊的趕著馬車，含淚搬離了世代居住的家園。

蘇聯專家阿利耶夫痊愈后與林文昊返回青海基地。夜晚，基地升起了篝火，大家圍坐在篝火旁邊載歌載舞，而廠長沈毅，被一通來自北京的神秘的電話叫開，放下電話后，他遠遠地看著篝火和歡樂的人群，心情萬分糾結。