1946年，解放军与国民党部队在襄城激战，郝豹的恋人兰珍牺牲，他与耿喜旺结下梁子。郝豹让萧山岳和郝来买布料安葬兰珍，但郝来冲动地白拿布料，导致纠纷。沈秀介入，郝豹与她初次相遇，对沈秀印象深刻。1951年，郝豹带领部队开垦北大荒，面对新任务，他虽不情愿但还是接受了。在北大荒，耿喜旺因其才学受到众人崇拜，但郝豹等人对他冷嘲热讽，后逐渐接受了他的帮助。
女兵们来到北大荒，郝豹与沈秀再次相遇，对她产生好感。沈秀主动要求下基层，被分到郝豹的营。女兵们不满环境，郝豹与耿喜旺关系紧张，但后者逐渐改变。郝豹在竞赛中与耿喜旺产生矛盾，但耿喜旺的机械知识帮助队伍挽回面子。郝豹向沈秀表白，却误以为她喜欢耿喜旺，心生嫉妒。
郝豹学习农业技术，对沈秀态度转变，沈秀对郝豹有了新的认识。郝豹误杀小狍子，引发萧山岳与沈秀的情感纠葛。赵天顺和萧叶叶成为一对，尖刀营庆祝这对新人。郝豹试图抢夺沈秀，但在耿喜旺的影响下，他开始反思自己的行为。
在婚恋突击活动中，郝豹的计划引起混乱，而罗薇薇对郝豹的感情愈发强烈。郝豹病倒，耿喜旺一行取粮途中遭遇困难，小韩牺牲。回到营地，郝豹病情加剧，他隐瞒病情，继续投入到工作中，但沈秀决定离开，郝豹的病情最终被揭示。
郝豹为农场的未来忙碌，但病情严重，他开始安排后事。沈秀得知真相后悲痛欲绝，决定跟随郝豹去北京。在赵天顺的牺牲和郝豹的病痛中，故事走向高潮，他们的命运在风雪中交织。
“北大荒”旧指中国黑龙江省北部在三江平原、黑龙江沿河平原及嫩江流域广大荒芜地区。这里并非自古以来就荒凉无人开垦，曾经击败辽与北宋的女真人就在此生存发达。清朝时满人大量入关，俄国势力趁虚进入；加上清王朝为了巩固祖先的龙脉，严禁汉人进入东北地区，使得边境千里人迹少见。直到中国五十年代进行大规模开垦，经营农场，才使得北大荒变成了如今的北大仓。电视剧《情系北大荒》20集，由张新建任总导演。