二十世紀五十年代，年輕的轉業軍人張北星被分配到黑龍江省大興安嶺山區的一個小氣象站，這里的老站長趙清山和他年方二十的女兒雁兒，熱情地接待了他。老站長那種熱情忘我，一絲不茍的精神，深深的感染了他，吸引了他，使他對氣象站的工作產生了濃厚的興趣。這是，原來廣州老家的女朋友南楠，專程趕到這里，希望他能調回廣州工作，離開這人煙稀少且荒涼艱苦的老山林。心愛的人對他這種要求按說并不過分，但他已離不開這塊土地了。突然，一封電報從天而降，他的父親病逝。張北星痛苦萬分，與南楠風雨兼程，回廣州奔喪。面對孤苦伶仃，體若多病的老母親，張北星再一次面臨選擇。恰好，南楠在廣州為張北星找到了一份工作，但張北星想起大雪地的那個小小的氣象站，覺得那里需要他，便毅然的說服母親，了斷了戀情，回到了大興安嶺。 老站長趙青山在一個風雪夜為了搶回一份氣象資料，犧牲在風雪之中，這更使他感受到肩上的重擔。這時，他又接到新的任務去建設新氣象站，這里是中國的最北部——嚴寒多雪的北極村。他告別了雁兒，踏上了征程。 在他建站最艱難的時候，雁兒來到了他的身邊，她已經成為了一名氣象站的新職工。共同的理想，共同的愛好，結出了愛情的碩果，他們戀愛了，結婚了，生下了一個兒子。兒子出生后，張北星又接受了建站的新任務。張北星一去就是五年，回來時兒子抽屜五歲了。抽屜不認識父親，也不叫爸爸，更不讓這個陌生人睡在媽媽身邊。張北星痛苦萬分，這時雁兒又發現氣象站所有的氣象儀器被破壞了。經過反復調查，知道這是兒子抽屜干的，張北星理解兒子這樣做是希望得到更多的愛，但他不能放棄氣象事業。他的工作越來越起勁，也取得了更大的成績。 轉眼四十年過去了，到了二十世紀的九十年代，張北星退休了。他放不下氣象站的工作，經常去提建議，這讓已經成為新站長的兒子抽屜極為反感。張北星接到二兒子的一封信：最近就要畢業了。他怕在南京氣象學院的兒子畢業后不回家鄉，就偷偷地離家去了南京氣象學院。可他到了南京，兒子已經與女朋友——他的同學薇薇去了廣州。巧的是，這個女同學薇薇，正是張北星以前的戀人南楠的女兒。南楠后來和一個富商結婚生下了這個女兒，后因感情不和而離婚，一個人過著富有卻又很無聊的生活。當她知道女兒的男朋友就是張北星的兒子時極力反對。她最擔心的是這個男孩子會把女兒帶到北方去。張北星追到廣州，巧遇南楠才知道兒子已經帶著女朋友回東北了。他不反對這樁婚事，只是希望兩個孩子都能去北方，兩個人爭執不下。這時，體檢發現張北星得了胃癌，南楠把他送進醫院，做了手術，并且很成功。經過幾十年的風風雨雨，南楠真正理解了張北星。手術后倆人回到了東北。 二兒子偉東在中學時有一個同學叫小霞，小霞多年來一直喜歡偉東，也希望偉東大學畢業后能帶她離開山區。但見偉東帶回來一個漂亮的女朋友，大生醋意，對薇薇說了一些不該說的話。偉東回到家鄉后，為家鄉的氣象站傳播科學知識，做了許多有益的事情，也明確告訴小霞，他已經有了女朋友，讓小霞不要再等了。張北星回到東北后正趕上百年不遇的大洪水，憑著他多年的氣象經驗，再加上二兒子偉東和女朋友新的科學知識，幫助省防汛指揮部做了一個重大決策，他們預報大雨24小時內可以停下來，不必炸壩分洪。人民的生命財產保住了，抗洪勝利了。 在歡呼聲中，老站長過于勞累睡著了。雁兒和南楠一塊兒給他送飯，抽屜端著熱粥第一次叫了一聲“爹”！張北星被這深情的叫聲喚醒，熱淚盈眶，起身走去，他的背影融入到雨后初晴的陽光里。