四川省遂宁市郊有一个女孩李鹃，在城里念大学，突然得了重病。在学校帮助下，勉强做完了第一期手术，确诊是白血病。赶来的李鹃父母非常着急，但是他们都是农村人，根本没有多余的经济持续治疗。于是父母卖房贷款来医治小孩的病，但是收效甚微。李鹃想到了自杀。医生安慰她上白血病友网站，跟朋友聊天，学习其他人坚强的精神。李鹃由此认识了另外一个白血病男孩：俊峰。他们开始联络。就在父母包括家属确认自己无法跟李鹃的骨髓配对时，家人决定把李鹃接回老家。在车站李鹃准备离开父母，自己去自杀，但是当她给俊峰打电话时，俊峰把她劝住了。

回到老家不久，父母想起来他们在22年前抱养出去了李鹃的妹妹，于是希望又出现了：大家都希望找到人并希望妹妹与李鹃的骨髓配对。在报社的帮助下，妹妹找到了。经过医院检查，骨髓正好配对，可以移植给姐姐李鹃。那边俊峰也传来好消息说：中华骨髓库的配对骨髓找到了。于是电视台请他们去做节目，希望发动社会广泛捐款。但是俊峰却得到了不到5万，而李鹃捐款达到了11万。俊峰没钱做不成手术，想到了自杀，李鹃于是设立了电话热线并取名彩虹热线，专门帮助其他白血病人鼓足意志，抗衡病魔。但是俊峰听不进去他的劝解，几次绝食，断医。也就在此时，钱和骨髓都不成问题的李鹃却遭遇了危险一幕：因为妹妹似乎是怀孕了，乡下做化疗的好心医生告诉她如果妹妹果真怀孕，那么李鹃的手术就做不成了，因为骨髓在三年之后才能移植。李鹃和母亲非常着急，他们很快确认妹妹的确是怀孕了，省城专家也肯定了乡下医生的说法。

遭此打击，母亲决定劝妹妹打掉婴儿。但是妹妹却是因为多年未怀上小孩，这次怀孕也是来之不易。两难之下，妹妹还是决定不要小孩，保住姐姐李鹃顺利进行手术。但是就在她回去和婆婆商量时，婆婆却不同意，很快找人把她转移到了一个偏僻的亲戚家，让她不再靠近姐姐李鹃一家。母亲非常气愤，准备让报社报道此事，借以批判妹妹只顾自己的行为。但是李鹃理解妹妹，她劝解母亲妹妹也很不容易。她一直不把记者的电话告诉母亲。与此同时，李鹃作出了一个大胆的决定，继续开辟彩虹热线，同时把自己得到的捐款11万全部无偿转捐给因为治疗费发愁的俊峰，让他尽快完成手术。但是父母非常不同意：因为李鹃并不是放弃治疗了，她的后续化疗也要钱。但是在社会讨论下，父母最后支持了李鹃的决定。

然而，俊峰得知这一情况，却并不愿意接受这11万捐款。到后来，俊峰接受了这笔捐款，同时将李鹃父母认为自己的亲身父母。到这个时候，妹妹已经打不掉孩子了，她与婆婆和李鹃与母亲都达成了谅解和理解。然而，出人意料的是，俊峰接受11万捐款后，最后却因为排异反应死在了手术台上。最近，李鹃又准备走上手术台，这个彩虹女孩再次得到了社会捐款，她的妹妹的骨髓可以进行移植了。