五十年代初，新疆和平解放，新中国的决策者们命令驻疆二十万官兵垦荒屯田，扎根新疆，立志改变自古以来屯垦一代而终的局面，以达到长治久安的战略目的。当时驻疆的二十万官兵绝大多数尚未婚配，不解决这个问题，屯垦“一代而终”的历史悲剧将再度重演。因此，决策者们决定，征召女兵解决这一问题。在党中央建设新疆的号召下，一场轰轰烈烈的参军狂潮席卷了湖南三湘四水，一时间，激情澎湃的湘女们蜂拥古都长沙，报名参军。
双胞胎姐妹采菱、采薇、佣女细妹，及来自周南女中的邱云捷、庄楚玉等为代表的八千湘女，带着建设边疆的美好愿望，怀着神圣的青春梦想，离别亲朋契友，风尘仆仆地奔赴新疆。一路上，湘女们历经千辛万苦，在进疆路上，他们遭遇了汽车翻车事故中，采菱光荣牺牲。目睹了这一惨剧，加之强烈的思乡，邱云捷做了逃兵，可命运又把她重新拉回部队。当时的新疆境内还盘踞着以小胡子为首的土匪，他们伺机抢粮、抢人，严重威胁进疆部队。湘女们不幸与之狭路相逢，为战友报仇一直追踪土匪的徐放率领的精锐骑兵这时候正好赶到，湘女们在庄楚玉的带领下，把手中的雨伞当成武器，配合部队，全歼了土匪，湘女们在这次行动中体会了战争的激情和残酷。
经过数个月的艰苦跋涉，湘女们终于到达了驻疆部队的营地。然而，等待她们的是更加严峻的挑战，住的是地窝子，吃的是玉米饼和烤土豆，尤其让她们不能忍受的是几个月无法洗澡。面对这些，湘女们号啕大哭，她们怎么也想不到，令她们荤牵梦萦的军旅生活，竟然是这样的。
她们的到来，为空旷的原野带来了生命的曙光。男兵们以最大的热情守护、关爱着这些妹妹们。部队领导，希望这些男女士兵能在共同的劳动中收获爱情，尽快建立革命家庭，完成先人们无法完成的两代屯垦的历史使命。湘女们面对着这个艰巨任务一度产生了强烈的抵触情绪，文静却也倔强的彩薇最先受到憨厚的佟铁山的热情追求，在一次次的挫折后，佟铁山终于与采薇结成了革命夫妻。
经过一番挫折，庄楚玉也和自己的白马王子徐放确立了关系，并且得到了成长。
在火热的军垦生活中，其他湘女也逐渐找到了自己的位置，责无旁贷地扛起了历史重任，在苍茫的大漠戈壁上，用自己的青春和信念完成了从湘女到军垦战士的蜕变！