上世纪九十年代，青海高原的玛治县一度深陷贫困，农牧业的困境使得人们生活艰难。而县周边的博拉木拉无人区则富含丰富的矿产和野生动物资源，盗猎和盗采成了频繁的犯罪活动，许多人为了暴利肆意破坏生态环境。在县长林培生（李光洁 饰）的支持下，副县长多杰（胡歌 饰）成立了巡山队，原本的目的只是为了探矿和脱贫，但在亲眼目睹藏羚羊惨遭屠杀的残酷场景后，多杰决定将全部精力投入到环保工作中，誓要守护青藏高原的自然环境。

巡山队中，青年女警白菊（杨紫 饰）成为多杰命运中的关键人物。她是援藏医生张勤勤（梅婷 饰）收养的孤儿，也是白家勇敢无畏的女儿。初到无人区的白菊，在与巡山队队员们并肩作战的过程中迅速成长，与队员们建立了深厚的友情。她与报社记者邵云飞（张哲华 饰）相爱，大家共同致力于在无人区建立自然保护区。然而，在功成名就之际，多杰神秘失踪，巡山队也因此解散。

十多年后，博拉木拉已重获宁静，但煤矿盗采问题再度引发了开发与环保之间的矛盾。白菊与昔日的爱人、旧友及战友们重新团结起来，继续为环保事业而奋斗，同时追查多杰失踪的真相。最终，白菊不仅为多杰还清了冤屈，还将青藏高原的绿水蓝天保护到了最后一刻。