建国初至六十年代，新疆建设兵团某连队驻地。正值寒雪霜落，新疆大荒地粮食贫乏，兵团队长马莲捉了蛇给大家吃，可女战士香兰不愿吃着瘆人呼喇的食物，小凉州便偷偷塞给香兰一块烧好的土豆，马莲说身体是革命的本钱，说着抓住香兰的手，一惊，怎么那么烫？你发烧了。指导员和抱着婴儿的石牛闻声赶来，指导员看了状态不好的香兰，让小凉州去房里拿发烧药。吃完蛇肉大家精神劲也都来了便张罗着去干活，指导员看香兰也要去，便把怀里的孩子给香兰让她看着孩子，香兰也落得清闲，坐在地窝子头哄着孩子睡觉。香兰高烧不退心惆怅，忽然眼前一黑晕倒过去，孩子也滚落一旁哇哇只哭，忽然黑影一闪，一只岩鹰俯冲而下抓起地上的孩子飞走。众战士惊呼忙去追，人哪比得上岩鹰的速度，看着它抓着孩子飞走。
风雪荒原，石牛背着一大捆柴草在雪地上跋涉，被风雪吹迷了路。咦，石牛发现前面一个红点，跑过去一看是个冻僵的姑娘，一摸，有气。眼看天就要黑，便把身上的皮袄将她裹住扛在肩上躲进一个山窝子里，拉了些柴草点了驱寒。疲惫的石牛从怀里拉了个酒葫芦喝了暖身，见姑娘不醒就往她嘴里灌了口酒，姑娘一阵猛咳坐了起来。一打听知道，姑娘叫毛妮，老家山西，随继父逃亡到这里，继父要强暴她，她就逃了出来。两人说着往事，你一口酒我一口酒，醉醺醺的两人相拥而睡，不省人事的石牛夜里做了个似真似假的美梦。次日，石牛回到兵团驻地，毛妮他爹就找上了门，兵团也不能强留别人家大姑娘，毛妮只得跟继父走，石牛得遵守部队纪律，含情脉脉地两人只能分开。
夏日酷暑骄阳，夏日的单衣还没发下来，这让女兵犯了难，高温四十多度还穿着棉裤在田地里干活，热的不行。于是褪去衣服干活，哪晓得让前来送水的小凉州给撞见了，这让女兵一阵害羞赶忙穿起了衣服。指导员他们也闻声赶来，女兵们还没来得及找小凉州算账就看见毛妮手里拿着猎枪慌慌张张的跑来，一问才知道毛妮崩了他爹，没死，公安局的人过来才知道她爹以前杀了人便把他爹抓了，说毛妮这是自卫。亲人全无的毛妮只得找石牛来投靠兵团。边疆天气多变，天空闷雷一响变下起了鸡蛋大的冰雹，香兰看着被砸坏的豆苗，香兰内心柔弱受不了老天这般作弄，便要跳崖一死了之，幸得小凉州及时拦阻才没让悲剧发生。
冬日暴雪封闭了团场的地窝子，师部的送柴粮的运输队也跟他们失去了联系，驻地资源匮乏。毛妮这代地熟悉，认识几家哈萨克牧民，穿上指导员的皮衣和石牛出去借柴草去了。天渐黑众人看到石牛他们还没回来不免有些担心，千等万等等来的却是已经冻僵的两人。
石牛没救过来，毛妮活了下来还给石牛留了个种，生下个大胖小子，跟石牛像一个模子里刻出来的，黄泉之下石牛也可以心安了。马长胜喜欢香兰，组织上牵线让他俩多接触，可香兰心系小凉州自是不愿服从组织的安排，马长胜只愿让香兰过得好，便不愿再打扰香兰的生活请求组织到边界守卡子去了。香兰知道后觉得内心有愧于马长胜就随他一起去边界。
中国边境，地窝子房后面的白桦树上挂着中国的五星红旗，那是香兰绣的一面旗。香兰从哈萨克牧民那得到消息，暴乱分子要组织暴动，事态紧急，马长胜立刻回去报告组织。香兰端起枪开刺刀，牢牢守住关口，她要让中国国旗一直在这飘扬。暗处一个冒着火星的炸药包飞向国旗杆下“香兰，炸药包，国旗！”说时迟那时快马长胜及时赶到，冲上去正欲把炸药包扔出，火光一闪，炸药爆炸马长胜倒在了血泊中，“长胜~”香兰大喊向马长胜扑去，背后又一声枪响香兰应声倒在马长胜身上。指导员和众人及时赶来，一排子弹打进暗处，暴乱分子销声匿迹。小凉州冲上去，香兰抱住被鲜血染红的旗杆顽强地站起，坚定的冲小凉州“小凉州！”“到！”“天亮了，升旗！”香兰抱住旗杆，小凉州眼含热泪徐徐将国旗拉起，国旗随着红日冉冉上升，边疆雪野一片殷红。
