1964年，我国决定在西部罗布泊地区进行第一颗原子弹爆炸实验。经过航空侦察，有关人员从冲洗出来的航拍底片上发现，在实验场禁区内有一群人和动物在活动。离引爆时间只剩三天，核基地的专家们开会讨论后一致认为，起爆时间不能改变，应该派人进入沙漠，在起爆之前将这些人救出来。总理胤听了报告后也强调，我们绝不能让这里成为第二个广岛！于是，一支小分队被派遣进入塔克什克沙漠区搜寻这些人。当他们接近时，突然看见一个女人和一个男孩在玩耍。小分队的人正准备与他们接触，但女人和男孩却骑马逃走了。小分队追赶了一会儿，在河道旁遇到了一群佩戴有百姓党标记的土匪。小分队放下武器，被带入土匪营地，惊讶地发现那里居然还有老人、妇女和儿童。原来那骑马的女人就是土匪首领白玉骅的女儿。在白玉骅的帐篷内，队长刘坚老实地向对方说明，明天这里将进行核实验，但白玉骅并不相信。送走刘坚后，白玉骅内心十分矛盾，不知道是否应该相信这个陌生人的话。土匪小头目铁英带着手下人准备将小分队战士押到一个偏僻地方，但刘坚和副队长王陇生寻找机会夺回了武器。白玉骅考虑了刘坚的建议，但提出要朝相反的方向撤退。为了表示诚意，刘坚同意了。小分队与土匪相互戒备着上路。途中，土匪马春的媳妇生孩子出血过多，刘坚和其他战士们献血相救，这让不少土匪感动。铁英依然对解放军心怀恨意，他故意制造了一场暴动，导致几名小分队战士丧生，但他自己也被击毙，剩下的土匪被迫随小分队前进。经过一天一夜的急行军，大家都已经筋疲力尽。这时，天空传来了直升飞机的声音，基地派来了接应的直升机。离引爆时间只有十几分钟了，刘坚迅速将土匪们带上飞机。直升机起飞不久，蘑菇云开始升起。这时，白玉骅等人才完全相信刘坚的话是真的，他们禁不住失声痛哭起来。