1997年，吳登云院長年滿六十歲了，他是援疆醫生，在新疆烏恰縣醫院工作了大半輩子。吳登云帶著女兒吳燕登上天云山，父女倆遙望新疆的大好河山，心里感慨萬千。吳燕勸吳登云退休以后回高郵老家，吳登云想繼續留在新疆為牧民們治病，吳燕苦苦規勸也無濟于事，吳登云平生有三個愿望，幫牧民治病，改善牧區水源和植樹造林。
吳登云和吳燕帶著醫療小分隊去牧區巡診，無意中得知牧民的羊生死胎，吳登云趕忙過去查看，發現羊得了傳染病，吳燕自告奮勇去獸醫站尋醫問藥，牧民們對吳登云感激涕零。吳登云帶著兩名醫生繼續巡診，突然狂風大作，他們只能躲在沙窩里避風，等風沙過后，吳登云帶著他們倆繼續趕路。
吳登云回到烏恰醫院，得知牧民的兒子腿摔斷急需手術，他二話沒說就去準備手術。牧民買買提明兒子兩歲的時候不小心掉進火盆被燒傷，吳登云讓護士從他身上取皮為孩子植皮，護士們不敢也不忍心，吳登云就親自割掉身上的皮給他，他才得以活下來，現在已經是兩個孩子的父親。
病人急需輸血，吳登云不顧長途巡診的勞累，堅持給病人獻血400CC，而且在醫院有一個不成文的規定，醫護人員要隨叫隨到為病人輸血。手術結束以后，吳登云累得精疲力盡，吳燕趕忙把他攙回房間。
吳登云還親自種樹阻擋風沙，想把新疆變成江南一樣山清水秀，吳燕帶著兒子去參觀樹林，兒子發誓將來長大也留在烏恰當醫生，吳燕心里倍感欣慰。吳燕身體不舒服，依舊加夜班，吳登云很心疼。吳燕強忍身體的不適，堅持送重病患者去烏魯木齊，臨走前，吳燕給父親留下一封信，支持父親繼續留下來，她也要像父親一樣為牧民們服務，吳登云看到這封信，感動地熱淚盈眶。
吳燕在運送患者的路上遭遇車禍，因醫治無效死亡，同事們得知這個消息，都傷心地無以復加。此時，吳登云在牧區巡診，他完成工作離開，牧民們把他送出去很遠，吳登云轉身，仿佛看到吳燕騎馬走在最前面。
吳登云在新疆工作50年，無償獻血7000多毫升，走遍了烏恰九個鄉30多個自然村，無怨無悔為牧民治病，被牧民稱為“白衣圣人”。
