石国梁（杜雨露饰）为解决边远地区群众看病难的问题，身先士卒，坚定地投身于建立"流动医院"的事业当中。在新闻发布会上，他发表演讲，积极号召社会各界人士投身到中国医疗卫生事业当中去，广集资源，为改善边远地区的医疗条件，贡献自己的力量。石国梁还不无自豪地声称自己的儿子刚从医学院毕业，他将会和自己一道，加入这项艰巨却意义非凡的事业当中。 然而，石国梁的儿子石蒙生（吴健饰）对父亲所从事的事业既无兴趣也不理解。他获得了外国医学院的录取通知书，意欲出国深造。面对儿子的此种选择，石国梁虽不同意，却也无可奈何。 石蒙生的女朋友斯日（徐囡楠饰）来自内蒙古呼伦贝尔盟的边远贫困地区，那里穷困的牧民们集资供她上完大学。从医学院毕业后，斯日热切地渴望回到生养她的内蒙古大草原，希望成为牧民的贴心医生和健康使者。然而，她的这一决定没能得到石蒙生的支持，纵有千般不舍，斯日最终决定离开石蒙生，独自踏上回乡的旅程。石蒙生无法承受女友的不告而别，与好友小胖一起毅然前往内蒙古寻找斯日。 在内蒙古额尔古纳市医院工作的日子里，斯日发现自己并没有那么勇敢。病人的痛苦甚至死亡，对斯日而言，始终是生命中不能承受之重。迷茫且无助的她联系了石蒙生，却又因内心的那份骄傲挂断了电话，留给石蒙生只是对她所处位置一点模糊的信息。 在母亲萨日娜（萨日娜饰）的鼓励下，徘徊在人生的十字路口的斯日义无反顾地加入"流动医院"，追随石国梁救死扶伤。医疗车行走在茫茫的内蒙大草原上，一路艰辛坎坷，但终没能阻挡他们积极救助当地牧民的步伐。斯日为"流动医疗"事业的发展提出了很多切实可行的建议。在一次次的救助中，斯日慢慢克服了内心的恐惧与脆弱，从磨练中真正成长起来。 一路追寻着斯日的石蒙生终于到达了额尔古纳市医院，却意外得知斯日已经加入父亲的"流动医院"，而此时，他们乘坐的流动医疗车已经驶向了传播着鼠疫的阿木尔屯地区。心急如焚的石蒙生毫不犹豫地前往疫区。不料，斯日在救助当地居民的时候不幸感染了鼠疫，而此时药物极度缺乏，斯日生命垂危。石蒙生伤心担心之余，放下了个人情感，与父亲一道奋战在疫区第一线。 药物终于送来了，斯日获救。在医院里，石国梁意外遇到了当年陪伴着妻子辞世、照料过石蒙生的恩人，竟是斯日的母亲--萨日娜。经历了最令人揪心的生离死别，又经历了最令人开心的劫后逢生，石蒙生终于看清自己内心深处对父亲、对女友的爱，也更能理解他们所从事的事业的不易与高尚。他毅然放弃出国的机会，加入了流动医院，成为大草原上又一名白衣天使。