1964年，我国将在西部罗布泊地区进行第一颗原子弹爆炸试验。经过航空侦察，有关人员从冲洗出来的航拍底片上，发现了试验场禁区内有一群人畜在活动。这时离引爆期只剩三天。核基地各方面的专家开会研究，一致认为起爆时间不能变，应派人进入戈壁在起爆前将人救出。胤总理听了汇报后也指示：这里绝不能成为第二个广岛!小分队奉命进入塔克什克沙漠区搜寻时，忽然看见了一个姑娘和一个男孩在戏耍。小分队的人正想与他们接触，姑娘和男孩却策马逃走。追赶一会儿，小分队在河道旁与一股佩有国民党标志的土匪相遇。小分队人员放下枪，被带入土匪营地，吃惊地发现这里居然还有老人、妇女和儿童．那骑马的姑娘就是匪首白玉骅的女儿。在匪首的帐篷内，队长刘坚诚恳地旨诉对方，明天这里将进行核试验，可匪首不相信。送出刘坚，白玉骅内心十分矛盾，不知该不该相信这个陌生人的话。土匪小头目铁英带手下人欲将小分队战士押到一个偏僻地方，刘坚和副队长王陇生寻找机会夺回了武器。白玉骅接受刘坚的建议，但却提出向相反方向撤。为表示诚意，刘坚同意。小分队与土匪相互提防着上路。途中，土匪马春的媳妇生孩子大出血，刘坚与众战献血相救，感动了不少土匪。铁英依然仇恨解放军，他蓄意制造了一场暴乱，数名小分队战士身亡，但铁英也被击毙，余匪全部缴械，被迫随小分队前进。经过一昼夜的急行军，众人已疲惫不堪。此时天空传来马达声，基地派来了接应的直升飞机。此时离引爆时间只差十几分钟。刘峰迅速将众匪赶上飞机。直升机起飞不久，蘑菇云便开始升起。这时，白玉骅等人才完全相信刘坚的话足真的，禁不住失声痛哭起来。