解放初期，怀揣着建设祖国大西北梦想的水利学校毕业生陈大河与方文刚一同来到塔里木河，为了解决塔里木河流域长久以来“桃花水”给当地群众带来的灾害问题，陈大河与方文刚与当地的年轻水利工作者吐尔逊一起，在英苏村阿布杜拉老人和乡亲们的帮助下，战天斗地共同修建了维系当地百姓生产生活命脉的水利工程——大海子水库。在水库修建的过程中他们结识了苏联专家安东诺夫和翻译冬妮娅。

   中苏关系变化，苏联撤走所有在华人员时，留下了一套伪造的塔里木河流域水文调查资料。面对分离，冬妮娅毅然选择留下，选择了陈大河，并把安东诺夫给她的真实资料交还给陈大河。冬妮娅的痴情与坚强，感动了陈大河。为了能继续施工陈大河立下生死状，用自己的性命为大坝的安全担保……为了彻底治理水患，陈大河与冬妮娅进山寻找新的山区水库时遭遇泥石流冬尼娅不幸遇难。

   20年后，水库大坝泥沙淤积，塔河主干道断流，下游的胡杨和生态急剧恶化。陈大河开始意识到这座用青春和生命修筑的大坝，将在历史的车轮中慢慢的褪色，他给儿子陈南疆留下了记录塔里木河流域完整的水文勘测文稿后溘然长逝……

   2001年，党中央作出西部大开发的重大决策，国务院决定投资107个亿，对塔里木河流域实施综合治理。

   大海子水库现场，两代水利人共同按下了爆破的按钮，往日心中神圣的大坝顷刻间瓦解，塔里木河河水汹涌向下游奔去，滋润着干涸的土地，孕育着新的生命……