一九四九年十月一日，中华人民共和国宣告成立，担负解放大西北任务的中国人民解放军第一野战军一兵团官兵誓师河西走廊重镇酒泉，庆祝中华人民共和国成立，同时遵照毛泽东主席和朱德总司令的命令，进军新疆，要将红旗插向帕米尔高原，彻底解放全中国。

在内地陕西，农家姑娘柳叶私定终身的情郎陈明义参军走了，临别时俩人约定打完仗，陈明义就回来结婚。不明就里的柳父将柳叶许配给了富家子弟姬元龙，姬家下了迎亲的帖字，柳叶不得不逃婚，踏上了千里寻夫的艰难路程。柳父眼看姬家迎亲在即，而柳叶不见了踪影，怒不可遏。柳叶的双胞胎妹妹柳月情急之下顶替姐姐嫁给了姬元龙，新婚之夜，大学生姬元龙清新的思想和善解人意的关心让满腹怨气的柳月真心爱上了他。当一对新人高高兴兴地回门，却发现柳父因为失信于姬家而自尽了。

寻找陈明义的柳叶历经艰辛，不幸落入抢劫的土匪手中，危难之际，被剿匪的解放军所救。她向带队的营长李松泉打问陈明义未果，不甘心地跟着行军的部队，被奉命要去打仗的李松泉赶走了。

团长杨自胜带领部队护送给养过危机四伏的星星峡谷，他们高度警惕，结果在峡谷口，还是遭到了土匪的袭击，牺牲了不少战士，烈士中就有一个叫陈明义。

柳叶在夜里循光尾随部队来到野营地， 在土匪的又一轮偷袭中，杨自胜为掩护柳叶自己中弹负伤。被柳叶和警卫员送到了战地医院。

杨自胜带领小分队风餐露宿，寻找可以开垦的荒地，路过哈萨克牧民的村庄时，被牧民克木拜尔当作土匪开枪阻击，两人不打不相识。杨自胜按照克木拜尔的指引，找到了理想的可以开垦的土地。

从军政干校毕业的陈明义被分到了杨自胜团当宣传股长，他工作积极主动，得到了杨自胜的赏识，却引起李松泉的不满。

留校任教的姬元龙响应政府号召，放弃大学里的优越条件，自愿到边疆参加军垦事业，怀孕的妻子柳月随之进疆，并希望能找到寻夫的姐姐柳叶。但是姐妹俩在西域小客栈擦肩而过，无缘相逢。

柳月在颠簸的大卡车上生下了孩子，着急去接分给自己的技术员的杨自胜因为卡车挡住了路，和姬元龙发生争执，最后才知道姬元龙正是自己要接的人，两人惊喜，杨自胜给孩子取名姬进军。

杨自胜一心一意抓垦荒生产，姬元龙发现战士们住帐篷在新疆的风季极不保暖又不安全，建议在降雨量低的新疆挖地窝子住，没有引起杨自胜的重视，结果，一场突如其来的大风，给部队财产造成了损失。但是，杨自胜由此懂得了重视科学，知道了爱惜知识分子。

柳月在杨自胜安排的县城里坐完月子，被接来部队和姬元龙团聚，杨自胜误认为她是李松泉的妻子杨花（柳叶），训斥了接柳月的司机，经柳月解释，才知道自己搞错了，但在心里一直纳闷，想不通世界上能有长得这么相像的人。

从姬元龙的嘴里，柳月对这些当兵的有了好感，她也要求参加劳动。得到了姬元龙的支持。部队生产任务重，伙食差，炊事班老班长提出人手少，杨自胜非常不满，就势把柳月分给了炊事班。柳月第一天上班，遇上了陈明义，陈明义把她当成了柳叶，俩人在惊喜之后，因为柳叶的下落不明发生言语冲突，柳月情绪冲动中打了陈明义，正好被杨自胜发现，关了她的禁闭。姬元龙不相信柳月会动手打人，私闯禁闭室。杨自胜询问了陈明义后，放了柳月，批评教育了她和姬元龙，姬元龙从此完成了思想上的入伍。

杨自胜来到李松泉家找到杨花，旁敲侧击，证实了杨花就是柳叶，他感到事情复杂了，顿时觉得头大。

杨自胜分别找了李松泉、柳月和陈明义，策略地告诉了他们柳叶的事情，从他们各自的生活出发，该叮嘱的叮嘱，该提醒的提醒，该安慰的安慰。粗心的李松泉没往心里去，陈明义却非常激动，闹着要去见柳叶，被杨自胜劝住了。

柳月知道姐姐的消息很是高兴，但又为陈明义叫屈，更为自己错怪陈明义内疚，姬元龙耐心地开导她。陈明义还是忍不住私自借了一匹马连夜去找柳叶， 在李松泉家地窝子外，听到柳叶唱着童谣哄孩子，他痛苦地拟制住了自己的情感。马被累坏了，杨自胜大为恼火，要关饲养员的禁闭。陈明义主动揽过责任，杨自胜理解地没再追究。

杨自胜推荐姬元龙去水利工地帮助李松泉，顺便安排柳月去见柳叶。姐妹团聚，悲喜交加。柳月告诉姐姐陈明义还活着，柳叶激动万分，认为杨自胜和李松泉当时用一个假陈明义骗了自己， 她马上要去找陈明义，柳月死死拦住。是夜，柳叶与李松泉大吵大闹了一场。李松泉苦闷之极，找杨自胜诉苦，杨自胜劝慰着老战友。

杨自胜分别找了李松泉、柳月和陈明义，策略地告诉了他们柳叶的事情，从他们各自的生活出发，该叮嘱的叮嘱，该提醒的提醒，该安慰的安慰。粗心的李松泉没往心里去，陈明义却非常激动，闹着要去见柳叶，被杨自胜劝住了。 柳月知道姐姐的消息很是高兴，但又为陈明义叫屈，更为自己错怪陈明义内疚，姬元龙耐心地开导她。陈明义还是忍不住私自借了一匹马连夜去找柳叶， 在李松泉家地窝子外，听到柳叶唱着童谣哄孩子，他痛苦地拟制住了自己的情感。马被累坏了，杨自胜大为恼火，要关饲养员的禁闭。陈明义主动揽过责任，杨自胜理解地没再追究。 杨自胜推荐姬元龙去水利工地帮助李松泉，顺便安排柳月去见柳叶。姐妹团聚，悲喜交加。柳月告诉姐姐陈明义还活着，柳叶激动万分，认为杨自胜和李松泉当时用一个假陈明义骗了自己， 她马上要去找陈明义，柳月死死拦住。是夜，柳叶与李松泉大吵大闹了一场。李松泉苦闷之极，找杨自胜诉苦，杨自胜劝慰着老战友。

姬元龙到了水利工地，从科学的角度否定了李松泉正在施工的方案，劝说李松泉同意停下施工，等自己进山考察水源地水情，回来重新设计施工方案。天山深处，姬元龙为救战友被滚石砸伤。李松泉见姬元龙按约定的时间没有回来，心急如焚，一方面安排人进山接应，一方面恢复施工。

结束了行军打仗生活的战士们正当壮年，工余无事，陈明义办起了夜校，深受欢迎，可熄灯号后，身体的躁动，使得个别战士到有家属的地窝子听房，造成了很不好的影响。杨自胜敏感地考虑到，要想让官兵们在边疆安心扎根，应该为他们解决成家的问题了。

一批特招的湖南女兵怀着建设边疆的憧憬来到了五十团的营地，大漠的荒凉却吓坏了她们。措手不及的杨自胜机智地安排了一次特殊的检阅，打动了女兵们的心。漂亮的女兵罗秋文也同时吸引了杨自胜和陈明义的目光。在开荒劳动中，陈明义首先渐渐地博得了罗秋雯的好感。

水库工地上，姬元龙说服李松泉再次停工，自己带伤夜以继日，设计出了新的合理的科学方案。然而，李松泉却不满意，俩人发生严重分歧。