1936年10月，中国工农红军西路军奉命，向河西走廊挺进。经半年的奋战，终因寡不敌众，兵败祁连山。为保存实力，他们化整为零，东返延安。 西路军第九军熊师长带领余部，经过一天一夜残酷的阻击战，完成了任务。战场上，布满了敌人和我军战士的尸体。 夜里，总部通讯员尕牛跑来，看到只剩下重伤的熊师长和丁山二人，哭着传达了总部要他们撤回延安的指示。他二人搀扶着熊师长，收起西路军的红旗，向山下走去。在坡下，他们又看到了从死人坑里爬出的女卫生员黑妮。 路上，他们无粮无水无药，又遭遇到搜寻失散西路军的军阀马步青部下，丁山为引开敌人中弹跌人雪窝；尕牛掉下山崖；熊师长为掩护黑妮，打完子弹后与敌人同归于尽；黑妮被俘。 丁山被猎户许大成救回家中养伤，伤愈后，他将红旗交给许大成女儿尕妹保管，自己去寻找部队。到城里他听说黑妮和许多西路军战士被俘，便只身闯入战俘营营救，也被抓住。在战俘营里，丁山与尕牛、黑妮一起，在隐藏身份的西路军组织部长张琴秋的领导下，与敌人展开了灵活多样的斗争。 西安事变后，国共联合抗日。周恩来向西安八路军办事处中央联络员传达中央领导营救西路军官兵的指示。 地下党员吴鸿宾到凉州与张琴秋秘密接头，传达中央的慰问和指示；受周恩来委托的民主人士、马步青的老师马德涵先生也到凉州劝说马步青释放西路军官兵。八路军驻兰州办事处伍修权与国民党第八战区司令长官朱绍良交涉要回西路军被俘人员；党代表谢觉哉与吴鸿宾、王定国等人研究如何营救西路军被俘人员。 经多方营救，马步青迫于压力，答应释放他欲分配给下级军官做老婆的女战士，并表面上答应送被俘人员回陕北，实际上是要将他们押送到河南卫立煌部队。 大队人马行到平凉，援西军前来接应，大批被俘战士奔向解放区。敌人疯狂拦截，黑妮不幸牺牲，丁山击毙敌马队长。援西军主力消灭了敌人。尕妹追来，拿出西路军那面红旗，丁山举起红旗，红军战士如同红色的铁流，滚滚流向延安。