志愿军某部赴新疆克拉玛依开发石油。战斗英雄杨大水为了见未婚妻兰妮一面而中途掉队。他和战友土豆子历尽千辛万苦徒步追赶部队。到达克拉玛依后部队集体转业，副排长小豹子顶替杨大水当上了钻井队队长，而杨大水却阴错阳差地成了地质队的炊事员。地质队队长徐正成言行不一，令杨大水琢磨不透。文工团员田可爱慕英雄杨大水，引得一直暗恋田可的小豹子泛起醋意……

因为杨大水蒸的馍里有沙，地质队员曾浩与杨大水发生争执，遭到队长徐正成批评，曾浩的恋人戴虹不禁为他的表现担忧。拉水驼队在大漠里走失，众人寻找驼队遭遇沙暴。杨大水只身找回驼队，自己却因为干渴昏了过去。曾浩宁肯自己不喝水也要洗头，又与杨大水冲突。田可在广播里宣传杨大水找回驼队的先进事迹，杨大水却闯进广播站直言表扬稿里的不实之处。苏联专家米基尔与廖总工程师在勘探开钻问题上产生严重分歧。曾浩与米基尔争论，徐正成却批评曾浩不该锋芒毕露。克拉玛依油田最终按中方方案开钻……

米基尔酒后为开钻之事找廖总兴师问罪，杨大水打抱不平，动手打了米基尔。米基尔要求枪毙杨大水，杨大水被监禁。曾浩深夜蒙面解救杨大水，他却顾全大局不肯走。米基尔酒醒之后原谅了杨大水。成天海决定让杨大水当钻井大队大队长，杨大水却因自己刚犯错误要顾及影响而婉拒。兰妮怀上了杨大水的孩子，独自离家，进疆寻夫……

兰妮不知道杨大水所在何处，一路寻找，吃尽苦头。杨大水担心兰妮安危，心急如焚。田可得知杨大水已有未婚妻，伤心之余接受了小豹子的求婚。看到小豹子和田可结婚的热闹场面，杨大水更加思念兰妮。小豹子的钻井队终于成功出油，众人欢欣鼓舞。兰妮流落到了一个偏僻的小饭馆，女老板娘暂时收留了她……

曾浩和戴虹在胡杨林中发出爱情誓言。徐正成暗恋戴虹，处心积虑与曾浩过不去。杨大水到钻井队为土豆子过生日，得知钻井队因风暴延误搬迁工期。他想出钻塔整体搬迁的创意，曾浩通过科学演算将方案加以完善。杨大水兴冲冲去找小豹子，却遭小豹子嘲讽，二人吵翻。小豹子找曾浩求证杨大水的搬迁方案，徐正成听说后将此事揽了过来。钻塔整体搬迁大获成功，受到局里隆重表彰的却是小豹子和徐正成……

田可替杨大水抱不平，小豹子却醋意大发，动手打了田可。杨大水愤愤不平冲到小豹子家严厉斥责小豹子。徐正成为求表现，主动要求取消地质队的细粮供应，杨大水为此和他发生争执。徐正成以介绍戴虹入党为由接近戴虹，挑拨曾浩和戴虹感情。兰妮临产在即，小饭馆的老板娘不愿意兰妮在店里生孩子，兰妮只好艰难离去……