1952年，地质学家朱广翰教授带领一支地质勘探队骑着骆驼在一望无际的戈壁滩上前进着。他们已经三天未见人烟，老教授热情地鼓励大家克服困难，天黑前赶到库姆村。不料，几天来一直悄悄尾随他们的匪徒，在三叉路口将路标转了方向，使队伍走入了歧路。夜幕降临，土匪包围了帐篷，恰好，一队解放军骑兵及时赶到，消灭了全部土匪。翌日，库姆村维族群众载歌载舞，热烈欢迎这沙漠第一支勘探队。朱教授也和恩人司马义见了面。司马义自愿做向导，带领勘探队进入了大沙漠。面对浩瀚的沙漠，朱教授回忆起抗日战争时期，他刚从国外回来时的情景。当时他一心报效祖国，在大学一位工友杨健的陪同下，来到大漠探矿，同洋人进行斗争，杨健献身沙漠。他怀念战友，更决心完成党的使命。但他不知道，他身边的杨娟正是他寻找了多年的杨健的女儿；他更不知道，当年的洋人正继续指使特务潜伏在勘探队里，伺机破坏。他们 克服了酷热和缺水的威胁，到达探区。40天的工作毫无进展，敌人暗暗高兴。但朱教授毫不气解。杨娟提出分组勘探，扩大探区的建议。这时周总理发来的电文，坚定了大家的信心。经过多日的勘探，教授终于发现了找矿的关键所在，在一个山洞发现了要找的矿。几十年的理想实现了，教授沉浸在激奋之中。此时，外国情报站安插的特务马化民露出了狰狞面目，他持枪欲把教授劫往国外。但他没能得逞，被齐国栋等当场捉住。勘探队胜利归来。驼铃声声，伴随着他们走向新的征途。