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……

兰妮在漫天风沙中临产，被农民张粮库救回家中。曾浩不满徐正成做法，静坐绝食声援杨大水，并和小豹子发生冲突，导致小豹子摔折了腿。杨大水无辜受到牵连，成天海想再次提拔他的计划也因此泡汤。小豹子心胸狭隘地认为曾浩受杨大水指使，又与田可吵翻。

兰妮在张粮库家生下儿子大鹏。张母和张粮库有心留下兰妮母子。地质队要派青年勘探队踏勘塔克拉玛干大沙漠，名单里却没有曾浩和杨大水……

杨大水请米基尔出面帮助曾浩获得参加勘探的机会，自己也在队伍出发时偷偷跟随前往，徐正成对此无可奈何。沙漠勘探中，徐正成精心照顾戴虹，处心积虑赢得戴虹好感。曾浩带病坚持工作，提出了加密勘测点的建议，徐正成却坚持按照领导的原定安排勘测。

杨大水支持曾浩并提议投票表决，徐正成再次输给了杨大水。一场风暴过后，地质队驼水的骆驼被大风刮跑了。地质队陷入了缺水绝境……

杨大水以丰富的战地经验带领全队克服缺水困难。紧要关头，戴虹拉响手风琴唤来救援驼队。徐正成、戴虹和小豹子获得进京开会见毛主席的殊荣。杨大水也想去北京，但更为曾浩感到不平。徐正成却在戴虹面前伪善地表示愿意将进京名额让给曾浩。

成天海为此错怪杨大水，令杨大水倍感委屈。进京开会期间，徐正成向戴虹表达了爱慕之情。曾浩要研究克八井的岩芯资料，却因廖总外出开会无法借出岩芯……

杨大水用自己的军功章做抵押，为曾浩偷出岩芯资料。岩芯丢失，保卫处找来杨大水询问原由，却发现曾浩带着岩芯失踪了。徐正成一行从北京归来，得知此事，戴虹震惊。保卫处组织人到戈壁滩搜索特务曾浩，原来曾浩是去了独山子做研究试验，并获得重大地质发现。

杨大水等人为曾浩喝酒压惊，席间曾浩坦诚交心。徐正成进一步接近和影响戴虹，导致她和曾浩二人产生情感分歧……

兰妮执意寻找杨大水，张粮库母子苦苦相劝，并将家传长命锁给了大鹏。兰妮让张粮库代写家信，张母为了留住兰妮不让张粮库寄信。曾浩为戴虹疏远他而萌生去意，杨大水直言相劝，并让田可帮忙规劝戴虹。不料再次引起小豹子醋意，两口子闹翻。

小豹子污辱杨大水，盛怒的杨大水出手打了小豹子。兰妮企盼家信，杨大水也苦苦思念兰妮。田可临产，被杨大水送入医院……

克八井发生强烈井喷，抢险中土豆子牺牲。田可生下了儿子青克，小豹子却来不及看上一眼。在清除井架冻冰时，小豹子为救杨大水也壮烈牺牲。二人被葬在克八井边，杨大水悲痛不已。戴虹和曾浩的矛盾日益加深，难以沟通，目睹了两人争吵的徐正成却表扬戴虹在思想认识上有了很大的进步和提高……

杨大水悉心照顾田可母子。当得知克八井有重要地质价值需派人独自留守时，杨大水谢绝了成天海的再次提拔，主动要求留守克八井，守护战友英灵。曾浩写出重要地质论文，投稿前需找徐正成盖章。徐正成故意刁难，要求他署上戴虹的名字。

曾浩负气让戴虹署名，戴虹反认为曾浩名利思想严重，二人感情濒临破裂。张粮库为让兰妮死心，编造假信说杨大水全无音讯，兰妮只好留在张家。在徐正成的关照下，戴虹入党……

徐正成借酒庆贺戴虹入党，酒酣之际戴虹接受了徐正成。徐正成却告诫她为了两人的政治前途，他们的感情绝对不能外露。戴虹将爱情信物退还给曾浩，曾浩痛苦绝望。杨大水找徐正成盖章遭拒，他用斧头劈开徐正成的抽屉，强行给曾浩的论文盖上了章。

兰妮怀上张粮库的孩子，张家母子大喜。战友们有意撮合杨大水和田可，杨大水觉得对不起小豹子而断然拒绝……

田可母亲病重，让她回青岛老家。成天海和顾大姐夫妇试图撮合杨大水和田可，杨大水却再次谢绝。田可带着儿子青克伤心地离开了克拉玛依。兰妮发现张粮库用假信骗她的事，决定离开张家。张粮库母子苦苦相求，因为怀了张粮库的孩子，兰妮无奈只有暂时留下。

曾浩论文以集体创作的名义发表，地质队的人都为曾浩鸣不平，戴虹也对徐正成的做法不满。她想公开与徐正成的恋情，徐正成却一再拒绝……

虹发现自己怀孕，感到惊慌失措，催徐正成尽快和她结婚。徐正成却怕因此授人以柄影响仕途。他安排戴虹去外地学习，让她找机会把孩子处理掉。看清了徐正成的为人，戴虹后悔莫及。杨大水救下被狼群围攻的淘金人金猫子，金猫子对杨大水感激不尽……

戴虹离开了克拉玛依，曾浩远远地为她送行。兰妮从广播中得知杨大水下落，带着大鹏去找杨大水，途中遭遇沙暴，母子失散。张粮库赶来救回兰妮，大鹏却被杨大水捡到并收养，为他取名壮子。兰妮生下了女儿妮妮，丢了大鹏她自觉无法面对杨大水，从此只有留在张家过日子。

戴虹在外地生下女儿戴小虹，以抚养哥哥遗孤名义带回克拉玛依。徐正成为避嫌疑却让戴虹尽快处理掉孩子……

曾浩无微不至地关心戴虹母子。地质队分头外出勘探，临行前戴虹告诉曾浩戴小虹的真实身份，曾浩却表示自己对戴虹的爱不会因此而改变。成天海要提拔徐正成为地勘院副院长，杨大水却认为徐正成品行不端不该被重用，又与成天海吵翻……

曾浩在勘探时发现翼龙古化石。戴虹在野外考察中遇难。徐正成和曾浩伤痛欲绝。成天海夫妇收养了戴小虹。文革期间，徐正成当上革委会主任，成天海夫妇被关入牛棚。杨大水将戴小虹带回克八井。徐正成以特务罪名要抓捕曾浩，杨大水将曾浩藏在克八井附近的岩洞里，却引起一心想抓特务的壮子怀疑……

杨大水和曾浩深夜潜回地质队，找回宝贵的地质资料，藏在戴虹的墓地旁。田可带着青克走投无路回到克拉玛依，被杨大水收留。为了借助杨大水的威望，徐正成要杨大水当革委会副主任。杨大水将计就计，答应了徐正成。杨大水提议让成天海下井队劳动，将成天海解救出牛棚……

杨大水利用职务之便帮助成天海召集昔日部下秘密开会，准备全面恢复生产。造反派闻讯追查，追捕时成天海丧生。一直怀疑曾浩藏在克八井的徐正成假意到克八井放电影慰问，年幼无知的壮子揭发了曾浩的藏身之处。杨大水痛打壮子，阻拦不住的田可在悲愤之际用枪口抵住杨大水的胸口，才从皮鞕下解救出壮子……

徐正成下令免去杨大水革委会职务，并停止克八井所有供应。杨大水和田可带着孩子们自力更生克服重重困难保卫克八井。为保住兰妮不被当作盲流清除，张母抓鸡给村长送礼，失足身亡。兰妮承诺永远不会离开张家。她想远远看杨大水一眼，和张粮库一起去克八井，见到田可和孩子们，误以为杨大水早已成家，怅然离去……

张粮库送粮送菜进克八井，还带去了兰妮为孩子们连夜赶做的棉衣。徐正成派手下崔队长封克八井，杨大水持枪捍卫，气极败坏的崔队长一把火点燃了堆在井场的麦秸。造反派要以非法同居的罪名赶走田可，杨大水无奈之下决定和田可结婚。

兰妮亲眼目睹他们的婚礼场面，伤心之余只有认命……

洞房之夜，杨大水告诉田可，为了对得起小豹子，他们只能假结婚。田可愤怒绝望，但为了孩子们和克八井，只得和杨大水假扮夫妻。徐正成给田可解决了工作，田可率孩子们伤心离开克八井。八年后，杨大水因在文革期间当过三天革委会副主任的污点，和徐正成一起改造劳动。

壮子找到局长郭长河，将杨大水解救出来。戴小虹和青克大学毕业后回到克拉玛依……

历经浩劫的曾浩回到克拉玛依，担任了地勘院领导，一上任就立刻组织地质考察，徐正成向曾浩请求参加地质考察，获得批准。曾浩归来使杨大水终于同意戴小虹去地质队工作。杨大水得知田可有心脏病，自己又常惹田可生气，只有委托战友大刘照顾田可。

张粮库不顾兰妮的反对去轧棉厂打工，结识壮子。但他放心不下兰妮，最终还是回家和兰妮一起开荒种棉花。野外勘探中，徐正成和戴小虹遭遇特大暴风雪，车坏在途中，徐正成带着戴小虹弃车步行回营地……

为了救戴小虹，徐正成自己被冻成一尊冰雕。是否将徐正成埋进克拉玛依公墓，曾浩与杨大水发生争执，徐正成一封忏悔的信，使杨大水终于原谅了他。戴小虹得知自己身世，来到戴虹和徐正成墓前认亲。大刘请杨大水为自己做媒。

杨大水为了田可的幸福忍痛替大刘提亲，田可赌气应允。壮子深得轧棉厂老板金猫子赏识，金猫子派他回克拉玛依和开荒地的农民签订种植棉花的合同。兰妮见到了壮子，觉得似曾相识……

金猫子意外得知壮子是救命恩人杨大水的儿子，对他大力栽培。外出学习的青克带回小孔钻井新技术，却遇到队长反对，试验受阻，杨大水出面化解了矛盾。杨大水亲自为大刘打好了结婚家具，请来田可验收。田可满腔怨愤如井喷，怒砸家具，并突犯心脏病住进医院。

在顾大姐和郭长河的开导下，杨大水终于觉悟，决心从此和田可真正生活在一起……

杨大水和田可去照相馆照结婚照时，却意外遇上了兰妮。张粮库找到杨大水，诉说兰妮这些年来的遭遇，杨大水发现壮子原来是自己的亲生儿子。杨大水看到兰妮一家三口其乐融融，心中默默祝福兰妮。事业有成的壮子终于回到了杨大水身边……

青克和戴小虹在克八井举行婚礼。杨大水告诉壮子他的身世，壮子与兰妮相认。田可病危，临终前告诉杨大水，下辈子要和他在一起。曾浩来到克八井，请求杨大水做他的入党介绍人。根据克八井自喷二十多年的重要地质价值，曾浩等人勘探出更大的新油田。

杨大水被授予特级劳动模范奖章。得知克八井的历史使命已结束，杨大水谢绝了组织上的照顾，在克八井边做了一名守墓人……