1950年初，新疆和平解放不久。
人民解放军六军某部炊事班班长王大河，奉命带领炊事班全体战士前往边远的铁列克镇，为部队改善生活采买牛羊，随行的还有五军维吾尔族女战士，翻译古丽努尔。以及女军医肖丽舟，她是专程看望在铁列克国民党起义部队边防大队任教导员的未婚夫许岳的。
经过三天跋涉，王大河等人到达铁列克镇，不料，许岳此时却被边防大队图谋进行兵变的反动分子杀害，边防大队形势不稳。这时，王大河接到师长的电话，要求他前往边防大队接替许岳。担任三天的教导员职务。三天内，必须保证部队稳定，保证古堡内大量军火的安全。三天后，将职务交给新来的教导员接任。
王大河此时对是否上任，犹豫不决，一是边防大队形势复杂，情况不明；二是自己所带的只是一个炊事班，缺乏经验；三是因为铁列克边防大队大队长牛德彪，曾是他战场上的老对手。就是因为在一次战役中败在牛德彪收下，王大河才由营长降职到炊事班当班长的。
看到肖丽舟因许岳牺牲的痛苦，想到维护边防大队形势稳定的重要，王大河思考再三，决定前往边防大队任职。他带领所有人员来到边防大队驻地博格达沁古堡。决定完成三天的任职，保持部队形势稳定的任务。
等待王大河的，却是他始料未及的复杂严峻局面。由于边防大队内以赵副官贺连长为首的暗藏特务和反动军官，企图进行兵变，屡次
进行破坏和暗杀活动；加之铁列克镇国外分裂组织派遣的特务玛丽煽动民族分裂，组织土匪袭击和破坏；尤其是边防大队大队长牛德彪对于是否真正站到人民一边，态度游移不定，对王大河稳定部队形势造成了极大的困难。女军医肖丽舟为查清未婚夫许岳死因，暗地里进行了大量调查，发现军营内存在着一个兵变组织。同时，她对王大河为稳定形势采取的工作方式也极为不满。
三天任职期满，新派的教导员却因在路途中遭遇土匪袭击，不幸牺牲。师长征询王大河意见，是否可以在边防大队继续工作，如不愿意，师里可以再派新的教导员来铁列克。王大河此时已经清醒地认识到维护部队稳定和保护军火的重要意义。毅然要求留下继续工作。
从此时开始，王大河以全新工作姿态和精神面貌开始了工作。一方面，他通过各种工作和努力，极力争取牛德彪站到人民一边；另一方面，积极调查边防大队里的阴谋兵变组织，查清隐蔽的敌人。王大河的工作，引起了赵副官等人的极度恐慌，他们与玛丽相互勾结，密切配合，煽动铁列克商会会长儿子阿迪力，将当年因不满强迫婚姻逃婚的古丽努尔绑架，逼其成婚，煽动少数民族群众围攻古堡；赵副官与贺连长不甘失败，将继续调查兵变阴谋的肖丽舟绑架，王大河面对艰难复杂形势，积极应对，化险为夷，使自己逐渐处于主动地位。
为使这支起义部队成为日至人民的军队，王大河积极开展民主诉苦运动，使相当一部分士兵确立了阶级观念，明白了为谁扛枪，为谁打仗的革命道理，并且使赵副官和贺连长等一批反动军官惶惶不可终日，或被迫逃跑，或企图暗杀王大河。然而，牛德彪此时所坚持的阶级立场并未发生根本改变，相反，他对王大河的工作，尤其是对士兵逐渐明确的阶级观念和进步倾向，深感恐惧和仇恨，在赵副官等人的策动下，终于决定发动兵变。
牛德彪发动兵变后，为控制部队和军心，杀害了一批进步士兵，并且故作姿态，要放王大河等人返回师部。王大河深感部队兵变，是自己工作的失职，不顾同志们相劝，决意留下，决心不惜牺牲自己，也不让敌人把古堡内大量军火得到手，并用于叛乱。
王大河在极为艰难的环境中，克服重重困难，利用敌人继续清理和抓捕杀害部分进步士兵，造成矛盾激化的时机，与已离开古堡的副教导员孙天保等人取得联系，策动和带领部分进步士兵，里应外合，扣留了刘德彪，迫使敌人退出古堡，重新夺取了古堡。
王大河率领不到三十个战士和进步士兵夺取古堡后，面临外有敌人重兵包围，内有牛德彪逃跑，我军援兵暂时难以赶到的严峻局面，与强大的敌人展开了殊死搏斗。
在这场极为残酷的斗争中，炊事班的绝大部分战士英勇顽强，壮烈牺牲；王大河与战友浴血奋战，坚持到最后一刻。在敌人付出惨重代价杀入古堡后，王大河身负重伤，爬到军火库前，准备点燃导火索，将全部军火炸毁。此时，我军援兵赶到，听到嘹亮的冲锋号声，王大河吹灭点燃的火柴，闭上了自己的双眼。
50年后，两鬓苍苍的肖丽舟又来到古堡，在牺牲的战友坟头前，放上祭奠烈士们的鲜花，环连那些为了理想，为了人民的事业英勇捐躯的英雄。
