二十世纪五十年代，年轻的转业军人张北星被分配到黑龙江省大兴安岭山区的一个小气象站，这里的老站长赵清山和他年方二十的女儿雁儿，热情地接待了他。老站长那种热情忘我，一丝不苟的精神，深深的感染了他，吸引了他，使他对气象站的工作产生了浓厚的兴趣。这是，原来广州老家的女朋友南楠，专程赶到这里，希望他能调回广州工作，离开这人烟稀少且荒凉艰苦的老山林。心爱的人对他这种要求按说并不过分，但他已离不开这块土地了。突然，一封电报从天而降，他的父亲病逝。张北星痛苦万分，与南楠风雨兼程，回广州奔丧。面对孤苦伶仃，体若多病的老母亲，张北星再一次面临选择。恰好，南楠在广州为张北星找到了一份工作，但张北星想起大雪地的那个小小的气象站，觉得那里需要他，便毅然的说服母亲，了断了恋情，回到了大兴安岭。 老站长赵青山在一个风雪夜为了抢回一份气象资料，牺牲在风雪之中，这更使他感受到肩上的重担。这时，他又接到新的任务去建设新气象站，这里是中国的最北部——严寒多雪的北极村。他告别了雁儿，踏上了征程。 在他建站最艰难的时候，雁儿来到了他的身边，她已经成为了一名气象站的新职工。共同的理想，共同的爱好，结出了爱情的硕果，他们恋爱了，结婚了，生下了一个儿子。儿子出生后，张北星又接受了建站的新任务。张北星一去就是五年，回来时儿子抽屉五岁了。抽屉不认识父亲，也不叫爸爸，更不让这个陌生人睡在妈妈身边。张北星痛苦万分，这时雁儿又发现气象站所有的气象仪器被破坏了。经过反复调查，知道这是儿子抽屉干的，张北星理解儿子这样做是希望得到更多的爱，但他不能放弃气象事业。他的工作越来越起劲，也取得了更大的成绩。 转眼四十年过去了，到了二十世纪的九十年代，张北星退休了。他放不下气象站的工作，经常去提建议，这让已经成为新站长的儿子抽屉极为反感。张北星接到二儿子的一封信：最近就要毕业了。他怕在南京气象学院的儿子毕业后不回家乡，就偷偷地离家去了南京气象学院。可他到了南京，儿子已经与女朋友——他的同学薇薇去了广州。巧的是，这个女同学薇薇，正是张北星以前的恋人南楠的女儿。南楠后来和一个富商结婚生下了这个女儿，后因感情不和而离婚，一个人过着富有却又很无聊的生活。当她知道女儿的男朋友就是张北星的儿子时极力反对。她最担心的是这个男孩子会把女儿带到北方去。张北星追到广州，巧遇南楠才知道儿子已经带着女朋友回东北了。他不反对这桩婚事，只是希望两个孩子都能去北方，两个人争执不下。这时，体检发现张北星得了胃癌，南楠把他送进医院，做了手术，并且很成功。经过几十年的风风雨雨，南楠真正理解了张北星。手术后俩人回到了东北。 二儿子伟东在中学时有一个同学叫小霞，小霞多年来一直喜欢伟东，也希望伟东大学毕业后能带她离开山区。但见伟东带回来一个漂亮的女朋友，大生醋意，对薇薇说了一些不该说的话。伟东回到家乡后，为家乡的气象站传播科学知识，做了许多有益的事情，也明确告诉小霞，他已经有了女朋友，让小霞不要再等了。张北星回到东北后正赶上百年不遇的大洪水，凭着他多年的气象经验，再加上二儿子伟东和女朋友新的科学知识，帮助省防汛指挥部做了一个重大决策，他们预报大雨24小时内可以停下来，不必炸坝分洪。人民的生命财产保住了，抗洪胜利了。 在欢呼声中，老站长过于劳累睡着了。雁儿和南楠一块儿给他送饭，抽屉端着热粥第一次叫了一声“爹”！张北星被这深情的叫声唤醒，热泪盈眶，起身走去，他的背影融入到雨后初晴的阳光里。