在南方海滨某个干净、整洁、现代化的疗养院里，常看见一对安详的老人坐在一起，老头儿带着花镜捧着一本厚厚的书，扉页上写着主人的签名——苗子。老人将书中记载的故事娓娓道来，满头银发的老妇人在一旁听得入神，患有老年痴呆的老太太不认识眼前的老先生，只觉得故事似曾相识……

　　1939年冬，在山西某战场，八路军第359旅正在和日本军队恶战，由于敌强我弱，我军死伤惨烈，节节溃退，形势岌岌可危。就在这时，骑兵团长带着一个连冲过来增援，团长把一个转运伤员的牛车，架上机关枪，改装成一架战车，带着马队冲向日军，突如其来的攻势，一下子打乱日军的阵脚，战势扭转，日军终于招架不住，溃不成军，八路军以惨重的代价，赢得了胜利，团长也献出了生命。

　　掩埋了团长的尸体，年轻的连长老周重整人马，随着大部队向陕北转战，保卫苏区根据地。途中，这支连队接到旅长王震亲自签发一道命令，上缴辎重和马匹，整编成一支轻装部队向延安以南的南泥湾地区进拔。这支英勇善战作战部队，从此开始了一段不寻常的历程——屯兵开荒。这样一个意外的决定，引起了这些出生入死的年轻军人的骚动。然而军令如山，毫无质疑的余地。而且，连长老周还面临着一个新的难题——延安女子大学学生苗子前来报到，她是上级指派来的文化教员，同时也是来和团长结婚的，此时，苗子还不知道团长已经刚刚牺牲。老周现在唯一能做的就是让所有战士隐瞒这一事实。

　　部队终于进入到了南泥湾，呈现在他们面前的是一片没有人迹的荒山野岭，雾气沼沼，空旷荒芜，蒿草、狼牙刺丛生。所有人倒吸一口凉气。就在部队驻扎下来的第一夜，就遭到了狼群偷袭，一个战士失去生命，接着在第二天的猎杀狼群的战斗中，他们还发现了边界国民党军队长长的封锁线。这时，他们真正意识到自己的处境，他们这一百来人，不仅要靠自己在这里生存下去，并且要成为保卫延安南大门的前哨。这就是359旅最早进驻南泥湾的第一支部队。

　　要活下去必须垦荒种地，可当时，那里没有任何畜力，没有农具，连最基本的镢头，三个人才平均一把，轮流使用。战士们放火烧荒，用手翻石头，用刺刀砍灌木，他们赤手空拳，忍饥挨饿，几乎用最原始的方式，拉开了大生产的序幕。

　　作为团长的未婚妻，所有的战士都尊称苗子为嫂子。为了让她相信团长会很快回来和她团聚，连长老周带领大家给“嫂子”挖了一口窑洞，布置成他们的新房。这时，上级的指示也送达到这里，命令他们边备战、边生产、边学习，为来年整个359旅进驻南泥湾打下基础。通讯员还带来了一份边区的报纸让他们学习。

　　这个连队个个能打能冲，可全都斗大的字不识一个，所以上级才指派苗子作为文化教员来指导战士们读书识字。报纸介绍了当陕甘宁边区在敌人封锁和天灾之下的艰难的生存困境。毛主席由此提出了自己动手，丰衣足食的号召，在任何外援都卡死的情况下，在中国最贫瘠的地区自力更生，让红色政权存在下去。

　　苗子正式进入角色，开始教战士识字学习。桦树皮当纸，子弹头做笔。锅底灰当墨水，战士们就是用它们写下了人生的第一个字……随着老周和苗子的渐渐接触，某种情感渐渐萌生，老周根本不敢正视这种感觉，因为在他心中苗子就是团长的女人，而团长就像自己的亲哥哥，虽然他已经牺牲。

　　超强度的繁重劳动和食物的匮乏以及疾病，战士们接连倒下，在九龙泉的墓地，新坟在增加。断粮了，老周忍痛亲手打死了整个骑兵连留下的唯一的马 “铡刀”——团长生前的战马。

　　随着生产的进展，工具的匮乏成为了最大的难题。铁器是当时整个陕甘宁边区最匮乏的东西，何况荒山深处的南泥湾呢？小战士“枪栓”偷偷到边界上，捡回来敌人打过来的炮弹片，战士们又在密林中一个古庙废墟中找到一口大钟，打碎回炉造出了十几把最初的自制工具。

　　苗子也周弹片磨出一把剃刀，在黄昏中的池塘边，给这帮乱发如野人般的战士们刮光头……这时，在战士们眼中慢慢觉得苗子不仅是嫂子，而且还是一个温柔开朗美丽的姑娘，给他们艰难枯燥的岁月带来了欢乐，他们在苗子面前也不再那么拘谨了……

　　小战士“枪栓”争着要帮苗子洗衣服，被苗子红着脸百般阻拦，年轻的老周莫名其妙。队伍里的老兵“勤快”，悄悄的告诉他有关女人经期的事。少不经事的老周明白了，并且用刺刀挑开自己的棉袄，掏出里面干净的棉花包好，悄悄放到了苗子的窑洞里。当苗子注意到老周身上棉袄破口露出填充的干草时，她明白了一切。

　　“勤快”点破这层窗户纸，劝老周和苗子好，老周急了，呵斥“勤快”，“勤快”挑明其实是老周没种，不敢面对事实。激烈的争吵升级，老周打了“勤快”，还掏出了枪，双方僵持不下。苗子进来，告诉他们，她其实早已知道团长已经牺牲了。原来，上次延安送来的报纸，已经登出了这个消息，而那时，这帮人根本没一个人认识字。

　　为了弄到更多的弹片，老周他们设了一条草船借箭的计策，在边界用草人引来敌方的炮轰。第一次，满载而归。第二次，“枪栓”误抱了一颗未炸的炮弹，就在那一刻，炮弹炸开了……

　　“枪栓”的死，让老周非常自责。但是大规模的生产仍然需要大量的铁器农具，老周决定铤而走险，组织敢死队过黄河到日占区去端铁轨，但这一去也许就永远回不来了。临行前，敢死队的每一个人都交待好后事，老周则从口袋掏出一块桦树皮，递给苗子。苗子接过来一看愣住了，树皮上写着老周从学的词句里挑出的三个字：我 爱 你。老周迅速的收回了那块桦树皮，头也不回的离去。苗子泪水一下子涌出，她知道这是老周已经做好了牺牲的准备，他不想让自己留下遗憾。

　　接下来就是度日如年的等待，所有的战士、苗子，都在想象、谈论着黄河对岸可能发生的一切，互相鼓励、安慰着，但是没有一个人愿意说出心里的真正担忧……

　　终于，有一天传来消息，敢死队回来了。战士们冲到山崖上，看见河道的转弯处，出现一组组的羊皮筏子，上面运着一根根铁轨，战士们欢呼起来，欢欣跳跃。接着，再次出现的羊皮筏子上面是战士们的尸体，现场一下子静了，鸦雀无声，苗子更是紧张的捂住了嘴，眼睛死死盯着那个河道的转角。最后一个羊皮筏子迟迟漂来，老周坐在上面，被勤快扶着直起身子，仰头看着山上的战士们。

　　其实，老周已经受到严重的枪伤，其后一直昏迷不醒，没有药物，老周渐渐的衰弱下去，战士们甚至为他挖好了墓地。心急如焚的苗子跑到那个废墟的山神庙跪拜，她不惜背叛自己的信仰去求神保佑不要让老周死去。

　　最后一刻延安送来了药品挽回了老周的生命。钢轨也生产出了大量的农具，甚至还生产自制的手榴弹。轰轰烈烈的大生产运动开始了，劳动竞赛和军事竞赛同时展开，这些当初的文盲，也都能识文断字了。荒凉的南泥湾也变成了碧绿的田野。

　　边区政府的一支慰问考察团来到了这里，老周目睹了考察团里一个独臂的年轻军官跟苗子很亲热，关系非同一般。已经深深爱上苗子的老周无法面对这个事实。他决定离开这里，重返前线。

　　老周离开了南泥湾，在与苗子分别的那一刻，老周又掏出那块桦树皮递给苗子，这次他没有收回去，而是扬马而去，消失在苗子的视线中，苗子翻过那块熟悉的桦树皮，这次写的还是三个字：永别了……

　　这就是在三亚的海边疗养院，老头儿给老太太讲述的故事，此刻，老太太看着那本书上的签名，记忆之门开始打开，那是她自己的名字——苗子。而且，她也认出了这个讲故事的老头正是当年的老周。另一个独臂老人此时也出现了，他就是当年那个独臂军官。老年的苗子亲热的叫了一声：“哥哥”。说话间，孙子、孙女们一下子跑进来，亲切地拉着老周和苗子，叫着爷爷奶奶。两对儿子，儿媳们也走过来寒暄，全家乐意融融。

　　一家人向海滩走去，【南泥湾】曲调悠悠的响起……