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照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。周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，队长刘坚诚恳地告诉对方，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退。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是真的，禁不住失声痛哭起来。
