抗联战士庞天德（朱亚文饰）所在部队受到日本关东军的围剿，被迫撤入苏联境内。苏联方面安排娜塔莎（伊莉莎饰）负责中国军人的谍报培训工作，她对聪明帅气的天德产生了深深的爱意。训练结束后，他们被派往国内与地下党接头。他们成功烧毁了日军的码头，并执行了苏军罗斯托夫（安德烈拉泽夫饰）的处决任务，为苏联方面搜集了大量的情报。随后，娜塔莎被召回国家。天德拒绝了父亲（马恩然饰）为他安排的婚姻，只想与娜塔莎早日重逢。新中国建立后，娜塔莎以苏联专家的身份来到中国，正准备与天德登记结婚时，中苏关系决裂，他们被迫分开。改革开放后，天德一直记得当年的约定，在中俄边境地区与他梦寐以求的娜塔莎再次相遇......