火車穿行在廣袤的內蒙古大草原，車廂里的歡聲笑語響徹云天，那是一群從內蒙古到上海的尋親團，魯小忠就是這些人中的一員，他站在車廂遙望遠方，思緒一下子回到了當年。故事要從上世紀60年代初說起，周恩來總理和內蒙古自治區主席烏蘭夫商定，把上海數千名孤兒送到內蒙古牧民家里撫養，習仲勛負責督辦此事，保育院院長溫都蘇帶著保育員們去接那些孤兒，

魯小忠的母親早逝，父親帶著魯小忠和妹妹魯小魚在街上玩，無意中在工廠后門看到一個在垃圾桶里翻找食物的男孩畢若水，得知他是從兒童福利院偷跑出來的，魯小忠就把畢若水帶回家，還給他準備了醬油泡飯。魯父的同事黃師傅來家里看魯小忠兄妹倆，先把畢若水送到兒童福利院，然后安頓魯小忠兄妹倆睡下，魯小忠依稀聽到黃師傅和愛人商量要把他們兄妹倆送到兒童福利院的事，那年大春荒，黃師傅有三個孩子，他根本沒有能力一下子撫養這么多孩子，魯小忠因為年齡小，都沒有意識到父親已經去世。

第二天一早，黃師傅把魯小忠兄妹倆送到兒童福利院，魯小忠以為是去天文館找父親，黃師傅閉口不談，福利院的工作人員來接魯小忠兄妹，黃師傅眼睜睜看著大門閉上，他的心里很不是滋味。魯小忠反應過來的時候，拼命砸門想回家，黃師傅只好承認他們的父親工傷死了，黃妻聽到魯小忠撕心裂肺的哭喊聲心如刀絞，想把他們倆帶回家撫養，可他們家日子也過得捉襟見肘，工作人員打開門，黃師傅和魯小忠兄妹抱頭痛哭，魯小忠傷心欲絕，不相信爸爸已經去世，想去天文館找爸爸，黃師傅拼命攔住他。

廠工會出面給魯小忠兄妹倆辦好手續，因為當年春荒嚴重，傷害都快斷糧了，福利院的孩子們生活無法保障，溫都蘇和保育員們奉命從內蒙古來到上海兒童福利院，要把這里一千多個孩子接到內蒙古，溫都蘇向院長保證，會讓孩子們吃飽穿暖，衣食無憂。畢若水看到魯小忠和魯小魚也來了，他很開心，可福利院孩子們年齡最大的黃小仙卻很不滿，覺得魯小忠兄妹來搶飯吃，還對他們橫眉冷對，魯小忠不甘示弱，哄著妹妹魯小魚好好吃飯，魯小魚不吃不喝，也不說話，魯小忠心急如焚，拼命催妹妹張口說話，可她始終一言不發。

醫生對魯小魚做了全面檢查，覺得她是因為一下子接受不了父親去世的消息，導致的暫時性失語，院長想讓魯小魚留下拉絲接受治療，可保育員烏蘭其其格卻把魯小魚帶回內蒙古，承諾會好好疼她，給她家庭的溫暖，溫都蘇和院長答應讓把魯小忠兄妹倆加到名單中，無論魯小忠怎么哄，魯小魚就是一句話不說，魯小忠決定帶著妹妹回家，畢若水勸他留下來，黃小仙巴不得他們倆早點離開。

當天夜里，孩子們因為想家哭聲一片，魯小魚的眼淚不由自主流下來，魯小忠讓妹妹哭出聲來，答應帶她回家找爸爸，烏蘭其其格趕忙過來勸慰魯小魚，還給她講故事哄她，魯小魚只是流淚不開口，烏蘭其其格就唱起了內蒙古的民歌哄她，其他保育員也一起哼唱，孩子們在她們溫婉的歌聲中漸漸進入夢鄉，魯小魚也安然睡著了。

魯小忠帶著魯小魚排隊量身高，烏木琪琪格對他們兄妹噓寒問暖，可魯小忠做好了逃出福利院的準備，還讓畢若水裝肚子疼掩護，魯小忠和妹妹通過下水道跑出去，并且搭乘了回家的公交車，可魯小忠不記得家里的路，只記得家附近有煙囪，司機答應讓他們坐到終點。

畢若水在醫務室接受檢查，黃小仙才揭穿了魯小忠和畢若水的陰謀，院長立刻派人沿路去找，又擔心他們兄妹倆迷路，溫都蘇想換兩個孩子補充進來，院長答應從其他福利院再找兩個，烏蘭其其格不甘心，她放心不下魯小忠和魯小魚，主動提出要把他們找回來，拜托溫都蘇不要把兄妹倆的名字抹掉。

魯小魚看到家門口的煙囪，趕忙提醒魯小忠，兄妹倆中途下車回到了自己的家，發現家門口貼了封條，鄰居黃師傅出門上班，還反復叮囑妻子，一旦發現魯小忠和魯小魚回家，就趕快向廠派出所匯報，以免大家著急。魯小忠擔心被抓回去，立刻帶著妹妹從窗戶里跳進去。

烏蘭其其格帶人隨后趕來，想在黃師傅家等魯小忠兄妹，魯小魚嚇得驚慌失措，不小心弄出動靜，烏木琪琪格側耳細聽，沒有發現任何異常，魯小忠兄妹倆躲在門后迷迷糊糊睡著了，烏木琪琪格和廠里的保安等了很久，始終沒有等來魯小忠，他們只好先離開。