在新疆生产建设兵团，来自上海的知青陆远山为了争取出国机会，离开了与他同为上海知青的未婚妻田美娜，而当时田美娜已怀有身孕。牧民沙驼(侯勇 饰)及时挽救了意图轻生的田美娜，并主动提出与她结婚，以承担起照顾她的责任。田美娜后来诞下一对双胞胎，取名为小驼与小娜，但她本人因产后失血过多不幸离世。临终前，她恳切嘱托沙驼将两个孩子抚养长大，并且明确要求子女不得与陆远山相认。在田美娜的葬礼上，同样来自上海的知青王强与许琴(李琳 饰)夫妇，由于自身无法生育，在返回上海前夕悄悄带走了田美娜所生的男婴，并将其改名为王子诚；女婴则由沙陀抚养成人，取名为沙小娜(王力可 饰)。
二十一年过去，沙陀已成为一位在牧业领域取得成就的企业家。为了履行对已故妻子的承诺，沙驼带着沙小娜前往上海，希望让她与兄长相认。然而，他们未曾预料到会在上海与陆远山重逢。一边是有着血缘关系的亲生父亲，另一边是含辛茹苦养育自己的养父，这对双胞胎兄妹因此陷入了复杂的情感纠葛之中。与此同时，两人也在上海这座现代都市中，各自追寻着属于他们的爱情与事业前景。