故事发生在被称为世界屋脊的雪域高原西藏。

　　军医林书芝接到命令，前往海拔五千多米的嘎巴拉哨抢救一位自愿来高原跟边防战士举行婚礼而突发高原病的新娘。然而，尽管林书芝带领医疗队全力以赴，还是没能挽回那位勇敢姑娘的生命。

　　悲痛的林书芝决心攻克危害官兵生命的杀手高原病！然而，试验却不顺利，虽然他率领攻关小组已经研究了十年，第一百零七次试验还是以失败告终！而试验小组的成员们也经历着个人生活的波折：儒雅斯文的司马平快三十了还没找到意中人，谈了几个女友都因他身处高原离他而去；女军医雷瑶也正经历着婚姻的破裂；酷爱摄影的杨朝晖却只把高原的军旅生活当成一次采风……

　　为了找到攻克高原病的方法，林书芝决定从藏医中吸取经验，他带着去草原采风的杨朝晖来到达戈草原。在这里他们遇上了能歌善舞的藏族姑娘卓玛，在卓玛的带领下，他们找到了精通藏医的郎札活佛，林书芝用自己的行为感动了心存疑虑的郎札活佛，把藏医中防治高原病的关键藏药原料红景天告诉了他们。

　　绕过几十个不眠之夜，防治高原病的药物高原康终于终于问世了！林书芝的老乡孔繁森自告奋勇地要求试服新药！而就在这时，卓玛姑娘来到拉萨报考歌舞团，但被查出有先天性心脏病，看到悲伤的卓玛，林书芝决定向危害西藏人民的第二个杀手先心病发起冲击！圆卓玛美丽的梦！

　　西藏被称为生命禁区，也被视为心脏手术的禁区。不少人为林书芝捏了一把汗。然而林书芝不顾一切劝说，先在狗身上试验手术。正当试验进行到关键时刻，林书芝的母亲去世了。他含泪在拉萨河边遥祭母亲，决定继续留下来试验。然而，政委张克难将他押上了军用飞机，说军人欠亲人已经够多了，不能不孝！

　　林书芝回到家里，见到了思念已久的妻子，然而，心爱的女儿却视他为路人。连爸爸都不肯叫一声，而是直呼其名。林书芝带着伤感和对女儿的愧疚回到了拉萨，一头扎进紧张的试验之中……

　　试验进入了临床阶段，卓玛自告奋勇要求林书芝为自己做第一例高原心脏手术，然而林书芝却犹豫了，正在这时，他的亲戚带着女儿小美来到西藏，不巧小美心脏病发作！生命重危！为了挽救小美的生命，林书芝决定冒险为小美做心脏手术！但政委坚决不同意，他怕手术失败后林书芝无法面对亲人。妻子也竭力反对！林书芝跟妻子通了一次长长的电话后，向院党委再次申请做这次手术！政委张克难一夜未眠后，终于同意了林书芝的请求。

　　一场特殊的的手术开始了……

　　正当此时，林书芝的女儿悄悄来到拉萨，她要弄明白父亲十多年不回家的秘密。然而，当她看到护士推着手术成功后的小美走出手术室时，她终于理解了父亲的情怀，淆然泪下的女儿第一次叫出了：爸爸！林书芝被女儿的呼噜激动得泪流满面，父女俩紧紧拥抱在一起……