1958年秋天的北京，正值北京廣播專科學校新生入學的日子，來自大連的女學生文藝秋背著行李前來報道，新生萬聲主動和她打招呼，還要幫她拎行李，文藝秋婉言謝絕。升旗儀式的時候，突然狂風大作，紅旗卡在桅桿上，上不來也下不去，老師和同學們都急得一籌莫展，文弱的萬聲卻自告奮勇爬上桅桿，很快把滑輪修好了，同學們情不自禁為他歡呼叫好。就在這時，天空中電閃雷鳴，下起了瓢潑大雨，同學們一哄而散，文藝秋主動留下來幫萬聲收拾東西。
新生開始上課，文藝秋才知道萬聲不但是他的同班同學，還是她的同桌兼班長，班主任崔雨濃老師首先提醒萬聲以后不許冒險爬桅桿，然后向同學們詳細介紹了蘇聯著名播音員維卡的事跡，他鏗鏘有力的聲音鼓舞著戰士們取得一次又一次的勝利，戰斗力堪比整整一個師兵力，文藝秋的心里對維卡充滿了無限崇敬，感動地熱淚盈眶，久久難以釋懷，課后，她向崔老師要維卡的播音錄音資料，想好好向他學習，崔老師答應幫她找。
同學們開始了緊張的大學生活，萬聲憑借超強的記憶力和播音天賦很快就嶄露頭角，有同學不服氣，就和他打賭比賽繞口令，文藝秋不慌不忙說了一大段繞口令，博得大家的熱烈掌聲，同學說得也很流利，兩個人勢均力敵，同學又故意說了一段‘四和十”繞口令，萬聲因為說不清楚四和十而慘敗。文藝秋為了給萬聲報仇，她背誦了一大段俄語，讓那個同學跟著學出來，他被難住了，文藝秋趁機提醒他不要拿自己的長處和別人的短處比較，同學被她說得啞口無言。上課的時候，萬聲寫了一張小紙條感謝文藝秋，還想跟她學俄語，文藝秋威脅要向老師告狀，萬聲只好寫了“繳槍不殺”四個字求饒，文藝秋順手把紙條夾到書里繼續上課。萬聲是上海人，吃不慣學校的飯菜，每次都把菜在水里涮一下再吃。
文藝秋崇拜維卡，憑自己的感覺畫了一張維卡的畫像，萬聲也想讓她給自己畫一張，文藝秋婉言謝絕，萬聲謊稱要探討很重要的學習問題，把文藝秋騙出來，萬聲騎自行車帶她去玩，還得意洋洋炫耀雙手大撒把，兩個人摔倒在地，車子摔散架了，兩個人只能扛著車子回去，文藝秋拎著一個車輪，累得筋疲力盡，可萬聲卻樂此不疲，文藝秋蹲在樹下休息，萬聲求她給自己畫像，還擺出很酷的姿勢。一直到天黑，兩個人才氣喘吁吁回到學校，萬聲要回那張畫像，才發現是自己扛著自行車狼狽的樣子。
文藝秋回到宿舍，才知道崔老師來通知她有一盤維卡的廣播帶，文藝秋不顧疲憊去辦公室找崔老師，可他已經下班了，萬聲來找文藝秋要畫像上的簽名，順便把崔老師家的住址給了她，文藝秋連夜來找崔老師，才知道廣播帶被別的同學借走了，而且后面已經排了50多個人，文藝秋很失望。每天悶悶不樂，茶不思飯不想，萬聲對她好言相勸。正當文藝秋百無聊賴，垂頭喪氣的時候，沒想到萬聲竟然拿到了錄音帶，還悄悄放到她的書包里，文藝秋欣喜若狂，立刻來到播音室，戴上耳機不厭其煩一遍一遍地傾聽，仔細體會聲音里的力量與神韻，維卡激昂頓挫的聲音就像戰火紛飛年代里的一針強心劑，給戰士們無限的力量，文藝秋深深陶醉其中無法自拔，她邊聽邊畫出了一張張維卡的畫像。
常富貴和外班同學孫樹才比賽斗雞，結果輸得很慘，萬聲站出來替他贏了一局，卻因為身體虛弱突然暈倒在地，同學們立刻把他送到醫務室，崔老師急忙來看他，萬聲身謊稱吃不慣學校的飯菜，才導致自己營養不良暈倒，其實他是用自己的糧票幫文藝秋換來錄音帶，可文藝秋卻一無所知。她得知萬聲暈倒了，就送給他一包家鄉的烤魚片。
學校找來蘇聯戰地紀錄片給同學們觀摩學習，文藝秋終于可以聽到了自己日思夜想的維卡的聲音，她激動萬分，認真地看紀錄片，維卡的聲音沖破槍林彈雨回蕩在戰場上空，戰士們越戰越勇，取得了一次又一次的勝利，文藝秋看得熱血沸騰。
1958年的冬天，北京下起了小雪，文藝秋，萬聲和班里的同學一起去中央人民廣播電臺實習，大家第一次近距離地接觸電臺播音，都激情澎湃，想成為其中一員。
文藝秋因為有急事想加塞打熱水，排在她前面是一個蘇聯年輕人，很爽快地答應讓她先來，文藝秋慌亂中忘了拿壺蓋，那個年輕人就用純正的中文叫住她，回去的路上，文藝秋突然覺得那個人的聲音非常熟悉，清楚地記起應該是維卡，立刻飛奔回去尋找，可維卡早已經走了，文藝秋倍感失落。
維卡千里迢迢從蘇聯來到中國，一來是教同學們播音，也想順便學習中文，文藝秋萬萬沒想到維卡竟然成了她的同學，激動之情溢于言表，她對維卡的聲音刻骨銘心，現在維卡就站在她的面前，文藝秋深陷遐想無法自拔，直到崔老師喊她，文藝秋才猛然清醒，因為她精通俄語，崔老師讓她教維卡中文，文藝秋自然求之不得。
維卡為了表達謝意特意邀請文藝秋吃西餐，文藝秋就把自己畫的一本的畫像拿出來，維卡一張一張翻看，雖然表情各異，可沒有一張是和他本人相像的，兩個人不由地開懷大笑。西餐廳里有舞會，維卡自稱曾是少年舞蹈大賽的冠軍，主動教文藝秋跳舞，可文藝秋不會跳，維卡邀她入舞池，讓她跟著自己的腳步就可以，維卡越跳越激動，突然摔倒在地，他的一個假肢飛了出去，文藝秋大吃一驚，眼睜睜看著維卡掙扎著起來撿起假肢，維卡在一次戰斗中受傷失去了那條腿，可還是堅持用自己的聲音鼓舞戰友們沖鋒向前。
維卡發現文藝秋不習慣吃西餐，答應下次請她吃水餃，文藝秋津津有味講起家鄉蘿卜絲海蠣子的水餃，她心疼維卡走路不方便，想自己回學校，可維卡堅持要送她回去。就在這時，萬聲謊稱路過來接文藝秋，讓維卡先回去休息，維卡臨走前用俄語告訴文藝秋，希望今晚的事情不要嚇到她，萬聲很好奇，一路上都在打聽維卡說的是什么，文藝秋還在想著維卡受傷的腿，警告不許萬聲再問下去，她想一個人靜一靜。
那天夜里，文藝秋，萬聲和維卡三個人都各懷心腹事，徹夜難眠。第二天一早，文藝秋就來找維卡，迫不及待詢問那場讓維卡失去腿的殘酷戰爭，維卡卻很樂觀。萬聲想知道維卡和文藝秋都說些什么，就來找文藝秋學俄語，文藝秋讓他先學會顫音再說，萬聲借口這里嘈雜學不會，把她叫到安靜的地方學習，萬聲竟然是把文藝秋帶到飯館吃飯，文藝秋剛想離開，維卡正巧路過，文藝秋就約他一起吃飯，萬聲迫不得已只好請他們倆吃飯。文藝秋點了維卡最愛吃的水餃，維卡特意為她點蘿卜絲海蠣子餡，可是飯館沒有，維卡對餃子情有獨鐘，文藝秋答應給他包，兩個人你一言我一語，聊得熱火朝天，維卡還熱情地教萬聲顫音，萬聲被他們搞得很掃興。
飯后，文藝秋看到路邊水果攤掉了一個橘子，就撿起來交給攤主，萬聲因此斷定她愛吃橘子，要回學校拿錢給她買，維卡也沒帶錢，但是他可以不花錢也能讓文藝秋吃到橘子，就和萬聲各挑了一個，讓攤主評判哪一個更甜，攤主很自然地讓他們嘗一嘗，維卡順理成章讓文藝秋品嘗，她吃完橘子就和維卡一起離開了，萬聲覺得維卡滑頭，可文藝秋卻覺得這也是一種浪漫。
維卡和文藝秋朝夕相處，兩個人敞開心扉，漸生情愫，維卡用唇語向文藝秋表明心跡，文藝秋也用唇語回復他。就在這時，文藝秋的父母突然來學校看她，文藝秋從小是爺爺奶奶養大的，和父母感情很淡漠，沒想到母親對維卡的情況了如指掌，堅決不同意他們交往。文藝秋因此悶悶不樂，維卡對她好言相勸，其實他早就料到文藝秋的父母會不同意，維卡答應會好好說服他們，就拜托文藝秋邀請她父母一起吃飯。
文藝秋帶父母去赴約，半路恰巧碰到萬聲，文藝秋母親熱情地約萬聲一起去吃飯，他借口有事推脫了，文藝秋大惑不解，沒想到父母竟然和萬聲這么熟悉。文藝秋一家三口來到飯店，看到維卡在翩翩起舞，父母看不慣，對維卡態度很冷淡，還故意不點菜，只要了一杯水，父親趁機灌維卡喝了很多水，借口喝水都喝飽了，而且不顧維卡的盛情邀請，決然離開了飯店。
文藝秋的父親借口有事提前回大連，母親隨后也要走，文藝秋來車站送她，母親反復勸她要慎重對待感情的事，可文藝秋就認準了維卡，母親想給她留下一些糧票，文藝秋斷然拒絕，還讓帶話給父親，她的生活要自己做主，母親執意要把糧票給文藝秋，兩個人拉拉扯扯，糧票掉了一地，萬聲突然趕來撿起糧票，還給她父母買了北京特產果脯。文藝秋送走母親，就迫不及待和萬聲算賬，她早猜到是萬聲向父母告狀，還把維卡的情況原原本本說出來，萬聲百口莫辯。
文藝秋和維卡商量決定盡快結婚，文藝秋首先向崔老師匯報，崔老師答應全力支持她。與此同時，維卡也向蘇聯方面提出申請，由于他們倆是涉外婚姻，中蘇兩國有關部門需要見面商談，文藝秋和維卡也列席了這次見面會，維卡深情地表達了對文藝秋的愛慕之情，文藝秋也明確表示愿意把自己的一生都托付給維卡，兩個人當眾表明心意，贏得了雙方與會人員熱烈的掌聲，維卡和文藝秋的婚事終于通過了，維卡激動之情溢于言表，他發誓要永遠和文藝秋在一起，文藝秋也想做維卡的腿，陪他一生一世。
文藝秋想先把結婚證領了，這樣她就可以定下心來，可是學生是不能結婚的，文藝秋只好來找崔老師幫忙，眼看還有兩個月就要畢業，崔老師擔心影響她的畢業分配，可是看到文藝秋迫不及待的樣子，崔老師幫她把在大連做助教的經歷算進去，他們就可以名正言順地領證了，文藝秋立刻把這個好消息告訴維卡，還特意包了他最愛吃的水餃，兩個人開開心心互相喂著吃，一起憧憬美好的新生活。之后的幾天里，文藝秋一直惦記著結婚證的事，維卡像變戲法似的拿出來兩張大紅的結婚證，文藝秋激動萬分。
萬聲得知文藝秋和維卡結婚的消息，就和同學一起去借酒澆愁，他很快就喝多了。維卡送文藝秋回學校，醉醺醺的萬聲強顏歡笑，祝賀他們倆幸福快樂，可是一轉身就傷心地淚流滿面，文藝秋望著萬聲失魂落魄的背影，心里很不是滋味。維卡想給文藝秋一個像樣的婚禮，還得需要雙方國家的同意，維卡和文藝秋都很著急。
1960年7月28日，中蘇關系緊張，蘇聯從中國撤走了1000多名專家，維卡被限制出門活動，文藝秋毫不知情，她連續幾天見不到維卡，心里焦急萬分，萬聲幫她想辦法做了一個風箏，上面寫著文藝秋想給維卡說的話，萬聲得知維卡被遣送回國，已經出發去火車站了，就立刻陪文藝秋趕奔車站，文藝秋只能隔著車窗和自己的愛人維卡見面，維卡在手上寫了一行字，讓她等著自己回來，文藝秋隔著車窗把雙手緊緊地和維卡的手貼在一起，兩個人用唇語依依惜別，一直到火車啟動，文藝秋才戀戀不舍地躲開，兩個有情人就這樣天各一方。從那天開始，文藝秋不吃不喝，每天郁郁寡歡，她用俄語給維卡寫了三封信，傾訴相思之情，她只能到廣播室反復聽維卡的錄音，萬聲看在眼里急在心里，想方設法安慰鼓勵她，還惟妙惟肖地模仿維卡的聲音哄她開心，文藝秋才稍稍釋懷。
文藝秋寫給維卡的三封信原封不動被退回，傳達室楊大爺交給崔老師，崔老師偷偷藏起來，還千叮嚀萬囑咐楊大爺一定要保密，緊接著崔老師悄悄提醒文藝秋不要再給維卡寫信，文藝秋百思不得其解，她和維卡是合法夫妻，為何突然不能見面，而且維卡還離開了，崔老師提醒她暫時不要想這些，否則會影響畢業分配，可文藝秋還是覺得自己沒錯。
系主任得知文藝秋被退回了三封信，讓崔老師拿出來審查，崔老師謊稱找不到了應付過去。崔老師擔心影響到文藝秋的畢業分配，就悄悄把這個消息告訴文藝秋，還把那三封信夾在紅旗雜志里還給她，并拐彎抹角提醒她要改變策略應付審查，文藝秋立刻心領神會，偷偷把信藏起來。
崔老師把文藝秋改好的信件交給系主任，系主任覺得茲事體大，不敢自作主張，立刻通知了公安部門當面驗證，文藝秋在信里大力宣揚馬克思列寧主義，還緊跟形勢地大力抨擊修正主義，沒有發現絲毫破綻，公安人員很快發現這些信被提前拆開過，而且文藝秋不但用中文寫信，還涉及了很多專有用詞，維卡不可能看懂，崔老師極力辯解，可是公安人員堅持要親自向文藝秋當面核實。
文藝秋接受公安人員的詢問，并如實回答他們的提問，他們問維卡對中國的什么東西感興趣，文藝秋果斷地回答是餃子，他們不依不饒繼續盤問文藝秋，維卡對什么最執著，文藝秋不假思索地回答，維卡對她情有獨鐘，文藝秋還明確表示，維卡是最偉大的共產主義無產者，如果他們懷疑他，就是對英雄的侮辱。萬聲得知文藝秋在接受審查，他要闖進去聲援，被公安人員攔在門外，萬聲只能在門外大聲支持文藝秋。文藝秋繼續陳述，她和維卡是領了結婚證的合法夫妻，可是維卡突然不見了，她寫信的做法是理所應當的，公安人員質問文藝秋，信被事先拆開過，而且還調換了其中的內容，文藝秋矢口否認。
由于文藝秋守口如瓶，公安人員只好把信件經手人崔老師和傳達室楊大爺一起帶走詢問。文藝秋本來想提醒萬聲不要再攙和自己的事，卻聽同學向萬聲匯報，崔老師和楊大爺被帶走了，文藝秋不想連累他們，立刻找系主任交代，是她從崔老師那里偷回信件修改，然后又把信的原件交給系主任。
系主任立刻召集全班同學對文藝秋進行批評，她在信里表達了對維卡的思念之情，同學們紛紛譴責她這是資產階級的小資情結，還有欺騙組織的行為，萬聲力排眾議，當眾支持文藝秋，還站出來替她辯解，希望得到同學們的理解與支持，卻遭到大家的非議，萬聲和他們據理力爭。
畢業分配之際，萬聲因為袒護文藝秋被連累，不能進入夢寐以求的中央人民廣播電臺工作，文藝秋不能留在北京，更不能回原籍，這讓崔老師倍感自責，他不能保護自己的學生，只能出主意讓文藝秋去邊疆工作，文藝秋想去離維卡最近的黑河，很快得到批準，萬聲義無反顧和文藝秋一起去東北工作，崔老師勸他寫檢討承認錯誤，就可以順利回到上海工作，可萬聲就想一直追隨著文藝秋，文藝秋深感內疚，明確表示自己已經結婚了，極力勸他回上海，萬聲被逼無奈，只好暫時答應。
文藝秋坐上了開往東北的火車，無意中發現萬聲也在車上，因為沒有買上票，萬聲只能蹲在廁所抽煙，文藝秋感激涕零，火車很快就要到目的地了，文藝秋被窗外萬里冰封的北國風光吸引，萬聲卻累得靠在她身邊呼呼大睡。文藝秋和萬聲順利來到北方廣播電臺報到，萬聲剛想進門就和一個女同志撞個滿懷，鼻子流血不止。文藝秋和萬聲都是廣播學校的高材生，徐臺長熱烈歡迎他們的到來，希望他們能安下心來做好播音工作，文藝秋被臺長的熱情感動，兩個人也很快融入新的工作和生活。
文藝秋一有空就來到樹林里發呆，恍惚中覺得維卡就在她面前。與此同時，遠在蘇聯的維卡也在思念著自己的愛人文藝秋，他負責的是專門針對中國聽眾的廣播節目，還每天關注著中央人民廣播電臺的節目。文藝秋和萬聲合作播音，華敏和老高是一組，他們還負責電臺最保密的監聽室記錄工作，華敏和萬聲不打不相識，而且發現萬聲不但業務過硬，人也溫文爾雅，漸漸對萬聲產生好感，要請他吃飯賠罪，萬聲婉言謝絕，因為他心里只有文藝秋，對文藝秋噓寒問暖，關懷備至，華敏全看在眼里。監聽室是電臺最重要也是最保密的地方，沒有經過批準任何人不能進入，文藝秋無意中聽到老高給華敏的監聽記錄里都是維卡的聲音，她激動地心都要跳出來了。
老高發現文藝秋在監聽室門口徘徊，就提醒她以后不許來這里，因為監聽室是最保密的地方，華敏趕忙站出來幫文藝秋解圍，還特意從家帶來豐盛的飯菜請她吃，就是想向她打聽萬聲的情況，可文藝秋只把萬聲當好同學，除了知道他助人為樂以外，其他都一無所知，文藝秋也試探著向華敏打聽監聽室的工作情況，還發現華敏時時刻刻把監聽室的鑰匙掛在胸前，華敏看出萬聲喜歡文藝秋，文藝秋矢口否認，還向她講了很多萬聲的優點，讓她大膽追求，文藝秋借口自己的房間很冷，華敏爽快地答應讓她搬過來一起住，其實文藝秋就是想找機會拿到監聽室的鑰匙，可以近距離地接近維卡。
華敏悄悄送給萬聲一束野花，萬聲誤以為是文藝秋送的，趕忙放在在家辦公桌上，心里美滋滋的。遠在蘇聯莫斯科的維卡時刻思念著自己的愛人文藝秋，經常把自己關在播音室收聽中央人民廣播電臺的節目。與此同時，文藝秋在遙遠的黑河，在自己主持的廣播節目中，向維卡表達濃濃的思念之情。
華敏又送給萬聲一個坐墊，他卻毫不知情，竟然轉送給文藝秋，文藝秋提醒萬聲，鮮花和坐墊都是華敏送給他的，萬聲趕忙把花還了回去，文藝秋極力撮合他和華敏在一起，可萬聲心里只有文藝秋。他想約華敏吃飯，順便和她說清楚，華敏精心打扮了一番，結果不小心摔了一跤，把腳扭傷了，萬聲等到飯店打樣，華敏才姍姍來遲，萬聲只好陪她出去走走，華敏心疼他是上海人不抗凍，把自己的圍巾給他帶上，兩個人拉拉扯扯中，華敏又摔一跤，萬聲感謝她的花和坐墊，可他不能接受華敏的感情，因為他的心里有喜歡的人了，華敏不依不饒地追問，萬聲左躲右閃不正面回答，華敏斷定他喜歡的是文藝秋，而且也是因為文藝秋才來到黑河這個邊疆小鎮。
華敏回去找文藝秋理論，文藝秋明確表示自己當萬聲是好同學，而且她的心里早已被一個人填滿了，還鼓勵華敏要加油，遲早會打動萬聲的。維卡的同事加莉娜對他仰慕已久，還特意約他陪自己過生日，維卡盛情難卻，準時來赴約，還給她準備了生日禮物，兩個人開懷暢飲，翩翩起舞，加莉娜趁機向他表明心意，維卡想起遠在中國的文藝秋，他婉言謝絕，悄悄離開了。
文藝秋又來樹林里遙望蘇聯方向，萬聲收到一條紅圍巾，特意給文藝秋送來，文藝秋剛想拒絕，萬聲給她帶上紅圍巾，為了能讓維卡看得清楚一點。華敏看到文藝秋脖子上的紅圍巾，就好奇地打聽，文藝秋謊稱是自己買的，徐臺長正好找華敏有事，文藝秋發現監聽室的鑰匙在桌子上，趕忙拿起來，華敏返回來找鑰匙，發現在文藝秋的手上，華敏很緊張，千叮嚀萬囑咐不許她把這事說出去。
文藝秋假裝背稿子，故意在監聽室門口溜達，她還向華敏打聽出老高愛喝酒。萬聲突然接到家里的來信，他媽媽生病了，急需安宮牛黃丸，可是找遍上海也買不到，萬聲急得一籌莫展，文藝秋答應幫他寫信到北京找找看。
華敏無意中得知萬聲媽媽需要安宮牛黃丸治病，她立刻請假謊稱去哈爾濱治病，然后輾轉來到上海，按照地址找到萬聲家，她連喊幾聲都無人應答，華敏小心翼翼進去，看到他媽媽臥病在床。正好萬聲爸爸買菜回來，華敏謊稱來上海出差，帶來了很多的家鄉特產，還主動幫他們做飯。