1957年冬天，21岁的刘思远从学校毕业后，报名参加三门峡大坝建设。下火车时，他结识了风趣幽默的退伍军人张大炮和他的儿子小牛，并在一片忙乱中与从北京赶来的记者李素云撞在了一起。
李素云为了寻找行李来到大坝工地，循着口琴声找到了刘思远。听完他的解释后，她原本的满腔怒气渐渐被建筑工人们热烈真挚的情怀所融化，便留下来参加篝火晚会。刘思远吹奏的《小路》深深打动了她。李素云告诉刘思远，自己是《动物杂志》的记者，此行是为了拍摄白天鹅。
为了让李素云能够近距离拍到天鹅，刘思远在严冬里赤脚踏进冰冷的水中，背着她趟过滩地，双脚因此冻伤。李素云深受感动。第二天，刘思远满怀欣喜地去找她，却从老乡口中得知，李素云已经回北京了。
一年后，李素云再次来到工地寻找刘思远，却得知他早已离开。原来，刘思远被打成了右派。李素云一路找到农场，眼前的刘思远令她大吃一惊：他胡子拉碴、面容憔悴，仿佛完全变了一个人。刘思远嘴上说自己没事，还让张大炮送李素云离开。走到半路，李素云还是转身返回牛棚，发现刘思远已经病得很重，于是决定留下来照顾他。在她的悉心照料下，刘思远的身体逐渐好转，两颗相爱的心也终于走到了一起。
在李素云、张大炮和李工程师的帮助下，刘思远重新振作起来。然而就在这时，李素云病倒了。李工程师带来了一个好消息：周总理到工地视察，他们的工作也得以恢复。希望重新在刘思远心中燃起。李素云想去看天鹅，两人便一同来到黄河滩地。望着飞翔的天鹅，李素云露出了微笑，随后永远闭上了眼睛。
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