1983年夏，铁道兵某部老虎连所在隧道内，全连在紧张地忙碌着。隧道一角，连长沐建峰(黄晓明饰)睡在一个角落，呼噜打得山响，浑身都是泥土。排长带人把他抬到了比较舒服的地方。刚刚放下连长，风钻停止，打呼噜的沐建峰突然惊醒，原来是连队里很多战士腹泻上厕所导致风钻无人值守。沐建峰为了追赶进度，让战士们就地解决，引起大家轰笑。他挖掘出一个风钻手董向前，在与一排长的较量中没落下风，但是回营地途中董向前为了推开排长，腿被石头砸伤了，经过卫生员简单处理后，沐建峰让车把小董送往团部进一步检查。沐建峰不让卫生员透露连队腹泻情况，告诉他如果团长知道了情况就会撤下自己的连队，那他们就白打下半座山了，全连人员的努力也就前功尽弃了。卫生员跟沐建峰提到明年铁道兵成建制取消的事情，沐建峰虽然表面上他呵斥了卫生员，但内心也上下打鼓。战士一个又一个倒下了，沐建峰心里感到不安，全连有三十几个病号，保障又跟不上，全连每人一天连两壶水都保证不了，这样下去，病号将越来越多，会因此影响整个施工进度。这时，到团部检查的董向前归队了，吃了止疼片表示马上就可以投入施工战队，让沐建峰非常感动。卫生所内，有十多个战士打着点滴，卫生员正忙碌着。突然，电话铃声响起，团长马上就要到达连队。卫生员马上到隧道内找到正在抢工的沐建峰，告诉他团长正往这边赶来。团长质问沐建峰连里的病号情况，沐建峰回答没那么严重，没想到团长已经了解了情况，也拆穿了沐建峰的小心思。团长决定派一个连队前来支援。沐建峰不想让别的连队抢功，就一个劲地拒绝，团长告诉他，他们连队的进度测算错误，少算了三分之一，目前的进度已经超过原计划的25%，让他不要过于担心进度问题。来到连队，团长要去卫生所看望病号，却发现卫生所已经空无一人，卫生员报告说病号已经恢复的差不多了，团长和沐建峰都感到很惊讶。全连点名，团长让所有病号出列，却无一人出列，团长问大家是否愿意接受其它连队支援，全体回答不愿意。团长勉励大家好好工作，不要听信谣传，谁走谁留取决于国家需要。回到连部，团长告诉沐建峰，二营急需一个营长，考虑再三决定想让他前去代理，年底转正，沐建峰转念一想，要干完活再去任职，让团长给他留着，团长笑着摇了摇头。施工现场，沐建峰带领战士热火朝天的工作着，团部来电话，总部医院派来了医疗小组，沐建峰百般推脱不肯接受，怕他们的到来会影响到连队的生活和工程进度，团长接过电话明确指示要认真接待，无奈沐建峰只能接受这份好意。医疗小组坐着解放车唱着歌向连队赶来，连队敲锣打鼓地准备迎接，沐建峰来到现场，打乱了迎接的队伍，让大家赶紧回去干活。这时，医疗小组到达，看到车上来了一群女兵，大家的眼睛都被吸引过去，没有理会沐建峰的命令，直直地瞅向到来的医疗小组。连队战士过去帮医疗小组拿行李和箱子，沐建峰上前迎接，带队的王剑云医生向沐建峰一一介绍了小组成员，化验员文婷，卫生员赵益勤(秦海璐饰)和曾补玉，还有最后下车的莫莉(殷桃饰)，莫莉一下车就显示出别人的不同，不穿军装，服用了过量的晕海宁，都引起了沐建峰的格外关注。因为头晕，莫莉想过会儿再走，就没有同其她人一起到休息地点，沐建峰从河边洗脸回来，莫莉优雅的姿态让沐建峰有些着迷，他提醒莫莉过一会儿就起大风了，让她赶紧回帐篷休息，并提起行李和背包把她送到了休息地点。卫生员正在写着黑板报，沐建峰埋怨他医疗小组来了也不通知他一声，让他丢人出丑。卫生员则告诉他小莫大夫的来历，是师部首长未来的儿媳妇，首长儿子去美国留学了，回来就是医学博士了。王剑云和文婷悄悄地谈着恋爱，文婷对莫莉十分反感，指出她特立独行，私改裙子，刚来就给沐连长唱一出“贵妃醉酒”，王剑云岔开话题，给她讲了“等待戈多”的台词，文婷害羞不已。第二天清晨，全连集合准备开饭，排长点名时强调连队食堂暂时给医疗小组使用，开饭地点改为操场。饭前一支歌大家唱得有气无力，排长对此提出批评，没想到正在洗漱的莫莉接着唱了起来，传到了外面唱歌的战士耳中。

莫莉清雅的声音传入帐外士兵们的耳中，见外面还没反应，莫莉再一次起了个头，大家开始合唱。正在洗脸的沐建峰听到这歌声微怔，没洗干净脸上的泡沫，还用手打着拍子。林劲松领着莫莉来到工地，本来光着膀子的士兵看到她立刻穿起了衣服，沐建峰没来得及穿，只能用手捂着。让排长带着莫莉四处看看后，沐建峰从别人身上扒了件衣服穿上，还没扣上扣子，莫莉就又回来了。沐建峰面露尴尬，找借口先走了。沐建峰恼羞成怒吐槽莫莉穿着高跟鞋和短裙下工地，却被后头赶上来的莫莉听到了，她走到沐建峰前还没说几句话身子就差点往后仰，还好沐建峰及时抱住了她。莫莉脱下了高跟鞋，赤着脚在轨道上走路起来，沐建峰只好先她前面，捡起那些碎东西。走到尽头，莫莉扶着沐建峰的肩膀穿鞋子，被士兵们看到一脸诧异。莫莉走后，沐建峰抚着刚刚被莫莉摸过的肩膀，有些不舍的意味。沐建峰给士兵们训话时，莫莉拿着一束野花从他们身边走过，他们都看直了眼，等莫莉身影消失沐建峰才又正了正嗓子，让排长带人帮女兵划分好生活区。莫莉换上了一身白大褂有了点医生的样子，给董向前包扎伤口，闹了不少笑话。莫莉和王大夫安排几个重病号送去团部，那些人却坚持要留下来完成作业。莫莉立刻摔了口罩，去找沐建峰。沐建峰正在开会，安排病号工作时间改为六小时，没有的改为十小时，各班班长都觉得时间有些长。沐建峰又一次呵斥了他们，这是老虎营转业前最后一条隧道。莫莉气喘吁吁地进来教训沐建峰，批评他太过严厉，还拿病号只有两壶水来说事。沐建峰散了会，林劲松却留了下来替沐建峰说话，他每天在工地上至少干活十几个小时，他更是第一批病倒的，也说清了大家不愿意休息的原因。沐建峰之所以这么带着大家埋头苦干，就是想稳住被谣言霍乱的军心罢了。莫莉拦住了沐建峰，问他有尿血的症状为何不来做检查。沐建峰冷脸要走，莫莉连忙道歉，她刚才只是因为太着急了。沐建峰顿时软了声音，称连里有一个战士父亲得了病，他最害怕的就是在转业前被赶回家。董向前吹着难忘今宵，那个战士就是他。莫莉第一次感受到了基层士兵的情况，对沐建峰对了些理解。莫莉昨晚值夜班天亮才回来，现在还在睡觉，士兵们又怕她醒了没热水，就让董向前进去把她的暖壶拿出来。董向前看到莫莉的地上放了一本书，他本想拿走，却终究还是放了回去，然后拿走了暖壶。莫莉朦胧中隔着帘子看到这一幕，有些不明所以。董向前这么一磨蹭让外面的两人八卦心大起，董向前脸皮薄，一生气竟推了那人一把。二人撕打起来，莫莉透过窗轻声一问就让二人乖乖离开了 。莫莉照顾病人时极其细致，并不像他平时作风，沐建峰看着她如此忙碌，眼中多了些欣赏和仰慕。王大夫和文婷并没有找到拉肚子的原因，听说莫莉去了团部，阴阳怪气地称她就是想要和沐建峰呆在一起。王大夫称莫莉去团部是为了接男朋友从国外打过来的电话，又让文婷好一阵儿吐槽。沐建峰听说团部来了两台卷扬机就来找团长要，团长虽然面儿上不待见他，最终却还是把卷扬机给他了。莫莉在总机室接电话，沐建峰偷偷停了个墙角，似乎是在和男朋友打电话。沐建峰没有进去，偷偷走了，他左等右等还没等到莫莉，就先走了。半路上车子出了问题停了下来，修车的功夫莫莉就乘着车赶了上来。沐建峰本来心里一肚子气，看见她却没了脾气，看莫莉被蚊子咬的难受，就拿出花露水给她用。这本就是沐建峰买的，却依旧死死咬定这是没收上来的。趁着修车的时间，莫莉走到附近一片花坪里采花，沐建峰则跟在她身后，他和莫莉说起了自己当兵的过程。一军队当年正好在沐建峰中学门口，看他身体还行就把他招到了篮球队，伙食不错一下子就把原本营养不良的沐建峰催了起来，这才没成了丙种兵。

沐建峰叹气，饱汉不知饿汉饥，不跟莫莉说了。莫莉却说，自己的父亲虽是医生，但在她六岁时就离世了，手术台上累死的，所以她的家庭，也没有那么幸福。莫莉称，自己去团部不光是来拉医疗物资和接电话的，她是去调查集体腹泻这件事情的，这件事情有些奇怪。沐建峰以为她觉得这是集体装病，莫莉无奈，拿起土让他闻一下，她怀疑这泥土和水混合会致腹泻，一个重病的炊事兵从老虎营到了团部只是换了饮用水，腹泻就不治自愈了。沐建峰想每天来团部拉一车水，大不了每个人省一点，但莫莉坚决不同意，她想将水送去化验一下。沐建峰担心团部会下令让他搬迁驻地，自己的进度就完蛋了，但为了查清楚，也只好暂时答应让人把水样和土样送过去。车子修好后，二人才乘车回了老虎营。赵益勤这些女兵正在洗澡，吵吵闹闹闹，青春气息十足。莫莉唱起了歌儿，男兵们听着她的歌声，心神向往，也跟着唱了起来。沐建峰突然闯进来，他本来是想通知他们后半夜好好休息，却看见了这一幕，不禁醋意大发，称多输液会让他们中毒，套出了他们的话。士兵们本没有病，只是为了多看下莫莉，才去吊盐水的。把他们戏弄一番后，沐建峰才自顾自的离开了 。沐建峰洗过脸后，女兵们正好洗完澡回去经过他帐篷前，他叫住了莫莉。沐建峰解开衣领的几颗扣子，问莫莉在团部为什么哭。他看出莫莉和男朋友吵架，挂掉电话后还在等他电话来哄自己。可莫莉在等他，沐建峰在等她啊。沐建峰走到莫莉跟前，让她憋一憋男朋友，后天再去省城给他打电话。沐建峰以为莫莉提议她去省城送水样，是为了给男友打电话。而即使化验结果出来，沐建峰也会隐瞒下去，他绝不会拖慢进度。为了离开篮球队下到基层做干部，沐建峰摔断了自己的一只脚。莫莉有些无语，外面响起了董向前的笛声，虽然并不好听。赵益勤和曾补玉八卦，沐建峰是不是在追莫莉？文婷不屑，莫莉才看不上一个连长呢。沐建峰假装没有听过莫莉唱歌，请求莫莉在明天照例开的季度联欢会上唱一曲。次日一早，士兵们就按照沐建峰的指示布置好了场地，众人兴趣高涨。沐建峰则穿上了一身干净的白衬衫，一改往日形象。莫莉给曾补玉卷发，沐建峰则带着士兵们大口吃馒头，滑稽的样子看的莫莉笑了。莫莉穿上了军装，上台为大家唱了一首歌，士兵们都听得十分认真，董向前在台下看圆了眼睛。只是沐建峰被临时叫走了，叫去了工地上作业，莫莉有些失落。她唱着歌，来到澡堂里洗澡，歌声传进了每个人的梦中。半夜，营地中突然响起了莫莉的求救声，众人连忙起身闻着声音寻去，沐建峰在工地接到电话，命所有人原地待命。莫莉洗澡时受到了惊吓，称窗户上有一张大白脸，她拿手电一照那人才跑了。此时的莫莉受惊，被文婷抱着安慰，话都说不利索。沐建峰大怒，决心要把这个败类揪出来。沐建峰十分自责，莫莉本来就想今早离开，如果自己没有挽留，莫莉就没有事情了。但莫莉受到惊吓，语气也冲，如果自己走了，那么剩下的三个女兵呢？沐建峰却想一心搞清楚，正在洗澡的莫莉怎么能看见外面的人？莫莉心寒，沐建峰竟如此袒护自己的士兵。沐建峰去帐篷外查看后发现，现场的确留下了脚印，头疼的是，当晚不在营帐里的士兵还不少。

团部听说了莫莉被耍流氓一事，勃然大怒，让莫莉指认。沐建峰连忙为自己人辩解，这事儿并不一定就是士兵们干的，毕竟营地外还有老乡。团部下令，停工。这件事情已经传到了师部那里，赵益勤和曾补玉在卫生部八卦，文婷看着化验器，里面印出了王剑云的脸，她竟然控制不出喊了出来，神经一般不知道在和谁说话让她不要诬陷好人。王剑云赶去安慰，文婷却突然提出，回去就结婚吧。莫莉把裙子改了，她白大褂里面没有穿衬衣，她们在医院时都这么穿。文婷却指责莫莉不应该仗着漂亮就勾引男人，还称只要有自己在，莫莉就别想诬陷他。莫莉无语与她争辩，文婷竟发疯一般咬了莫莉一口，还好曾补玉进来拉架，不然文婷指不定做出什么事情来。师部保卫科科长亲自来调查这件事情，沐建峰不屑，不就是首长未过门的儿媳妇吗？科长怒了，莫莉一个清清白白的女孩子在老虎营发生了这种事，怎么能不调查清楚？科长还批评沐建峰手底下的兵，沐建峰恼了，抬脚走向女帐篷处。莫莉正好出来倒水，泼了沐建峰一脚，二人非常尴尬。沐建峰把昨晚出来的士兵召集到了一起，让他们写个材料表明昨晚都干了什么，因为现场脚印是38码鞋留下的，科长便一一质问。穿38码鞋的就是董向前，并且他昨晚外出了。因为董向前不会写材料，沐建峰只能让他录个口录。莫莉在帐篷中看着叹气，沐建峰和科长进来，问她是否认出了昨晚那个人。莫莉已经冷静下来，她称自己昨晚被吓坏了，没有办法明确指认，索性就算了。科长不肯就这么算了，莫莉以后去首长家里被问到这件事情，她怎么说？莫莉称这件事情并不光荣，她是不会说出去的，她今天一定要从团部去省矿研所。科长气的不轻，却拿莫莉没有任何办法。赵益勤和曾补玉向王剑云请示去送莫莉，二人走后，王剑云走向了正在发呆的文婷。文婷突然称自己咬了莫莉，因为她昨晚曾看到王剑云从帐篷里走出来，他说不清楚。文婷还称，有一个人在她耳边神神叨叨地让她咬莫莉，这不是她的本意！王剑云和赵益勤都说听到文婷和别人说话，可文婷却依旧坚持称那不是自己说的！王剑云问文婷，那天她说要和自己结婚？文婷默，那是自己说的，但现在她后悔了。全连上百人只有董向前一个穿38码鞋，科长自然开始审问他，可董向前却坚持称自己会去听莫莉大夫唱歌，可昨晚并没有去过。莫莉正在等车，沐建峰向她走过来，他觉得很对不起莫莉。莫莉没有说话，称水样的检验结果一出来她就会寄给沐建峰，还让他以后若有总部机关来出差的机会的话，就来找她，她请沐建峰吃饭。沐建峰意识到，自己以后可能再也见不到莫莉了。莫莉乘车离开了，董向前则被关在了食堂，接受科长审讯，士兵们却一致认为董向前是老实人，不可能做出这种事。文婷的家族有遗传性的精神病，她的两个姑姑都有这种病，而且是在25岁发病的。她们一直被文婷的父亲照顾着，没有结婚。文婷以前心存侥幸，可今年她正好25岁了，她还是得了这种病，她不能和王剑云结婚，不能不为他们以后的孩子考虑，无论王剑云如何坚定，如何安慰，都没有用。工地上一些人又闹肚子了，还有些去给董向前求情了，压根没有多少人在工地。沐建峰大怒，走回了营地不顾阻拦要带走被关起来的董向前。董向前一看见沐建峰就掉眼泪，他没有干过那种龌龊事。沐建峰带着董向前走出屋子，院门却被派来看守董向前的士兵锁了，沐建峰心急要带着董向前从墙上爬出去。董向前索性说了实话，他的腿不是被砸伤了，而是被砸折了。沐建峰气急，搬起石头砸开了门锁，与保卫科科长大吵一架。这时，莫莉突然去而复返，她觉得这件事情因她而起，不能就这么一走了之。工地开始准备爆破，沐建峰向科长解释道董向前并不是嫌疑人，他的腿被砸折了，要爬那么高的窗子显然很困难。沐建峰说着说着，突然意识到工地里原本安排的12炮缺了一炮，他立刻走向工地，召集所有人集合。可董向前却好像没有听到哨子响一般，径直走向里面。沐建峰进去寻他，突然哑炮爆炸，埋了董向前……沐建峰耳边短暂地耳鸣，然后就像疯了一般扒开石头，相救董向前。此时的莫莉依旧被保卫科长抓着问话，她走到澡堂，看到了窗子外面那张猫脸。原来炊事班尝常常有耗子，猫头鹰便会来寻觅食物，造成了莫莉的误会。和团长说清楚后，这件事情算是解开了。将董向前从石头底下扒拉出来后，沐建峰便将他送回营地，眼睁睁看着董向前被送进急救室。而董向前在被送进去的时候依旧在为自己辩解，他没有做过。莫莉和医疗组对董向前进行了急救，却依旧没有把他救下来，莫莉看着满是献血的双手，心中悲凉。

沐建峰看着董向前的遗物，心中悲凉，他虽然不喜欢读书但是却喜欢音乐，他把过期的报纸上的乐谱剪下来做成一本书。师部在调查董向前的事情，他们认为董向前是自杀的，因为他完全有时间可以出来。沐建峰大怒，扯着脖子和他嚷嚷，最后有人在事发现场找到了电缆，证明董向前是为了电缆才不肯出来的。董向前成了烈士，团长也告诉沐建峰一个并不好的消息。在这次任务完成后，全团，甚至全部铁道兵，都要转业复员了。沐建峰虽然不愿，却只能服从命令。一段时间过后，老虎营的任务完成了，这天也是他们离开老虎营的日子。士兵们摘下了军徽，沐建峰挺直腰板，两眼泪汪汪。莫莉转业到了铁道工程总部医院，沐建峰则选择继续留在基层修铁路，与沐建峰分道扬镳。三年后，沐建峰被调到了铁道兵总部文化部，现在他突然坐进了办公室，觉得十分不自在。沐建峰依旧对董向前的死耿耿于怀，他也赡养起了董向前的父母。在铁道兵总部，沐建峰有不少老战友，莫莉就是其中一个。这天傍晚，沐建峰从窗前望去，发现自己的排长和一个穿的花里胡哨的年轻人起了争执，还差点打起来，他及时现身阻止了。二人一起喝酒，谈到转业后的工作，排长称自己一开始被调到了后勤部，后来才主动申请调去做司机，因为他闲不住。沐建峰何尝不是这样，文化部的工作，哪里是他干的。曾补玉已经结婚，她来到了总部医院找茉莉，偶然说起了沐建峰。曾补玉走后，莫莉犹豫着拿起了电话，让总机接去文化部，可当电话那头的沐建峰接起电话后 莫莉却称自己要找外办。二人熟悉彼此的声音，却都有些不敢确认。沐建峰犹豫着挂了电话，思绪已然被搅乱，他又拿起了电话批评了一顿总机，总机接电话的女同志再三确认刚刚莫莉打给的就是文化部，女同志还知道沐建峰。沐建峰懵，那头的女同志让他来食堂，就知道自己是谁了。原来那人是赵益勤，沐建峰却把她错认成了曾补玉，一口一个小曾，赵益勤也没反驳，还把自己的饭分给了他。二人坐在一旁吃着饭，聊起了莫莉，听说莫莉曾和男友打电话被骂哭，沐建峰心中十分不痛快。沐建峰索性转移话题，看向了一旁的篮球场，谁想刚起身赵益勤就说出了自己的真实姓名，沐建峰呆了一下，毫无征兆地被篮球砸到了。公交车上，莫莉挤在人海中，差一点被一个油头满面的男人调戏。另一边的沐建峰寻着声音望去，发现了莫莉，他立刻上前赶走了那男人，然后转身护住莫莉。莫莉和沐建峰不约而同的笑了，下车后二人来到了路边买了一只冰棍。