1945年抗日戰爭勝利前夕，蘇聯紅軍隨軍女護士梅什科娃在東北某村救出被日寇燒傷的中國兒童小虎子，并將刻有父名安德烈依的懷表贈予其父母贈送的百家鎖作紀念。二戰結束后，梅什科娃改學地質并于十余年后以專家身份受聘來華，在西北某地質隊工作。轉業軍人李青（小虎子本名）攜父親李哲明移交的懷表赴新疆地質隊報到，恰與梅什科娃同隊共事。隊員從梅什科娃皮包發現百家鎖并追問來歷，揭開了其救人的往事。因長期忘我工作，梅什科娃罹患嚴重胃病，在一次緊急送醫過程中，李青冒死攀爬鐵索召喚渡船將其搶救成功。術后康復期間，梅什科娃偶然發現李青攜帶的懷表正是當年贈予小虎子之物，隨即取出百家鎖與李青相認。雙方面對跨越時空的重逢激動擁抱，最終共同重返地質勘探崗位繼續工作。