1957 年寒冬，二十一岁的刘思远毕业后投身三门峡大坝建设。在下车的忙乱中，他偶遇了风趣的退伍军人张大炮父子，并与北京记者李素云意外相撞。李素云为拍摄白天鹅来到工地，循着口琴声找到了刘思远。原本满腹牢骚的她，被工地上工人们火热的情怀以及刘思远吹奏的《小路》深深打动，决定留下参加篝火晚会。
为了帮助李素云近距离拍摄天鹅，刘思远在严冬中赤脚踩进冰水，背着她渡过滩地，导致双脚严重冻伤。这份真挚的付出让李素云感动不已，然而次日当她满心期待时，却得知对方已悄然返回北京。一年后，李素云重返工地寻人，却发现刘思远因被打成右派而身处农场牛棚。眼前的他胡子拉碴、病容憔悴，却仍强撑笑脸让张大炮送客，不愿连累她。
李素云中途折返，目睹刘思远病重倒地，毅然决定留下来照顾他。在她的悉心照料下，刘思远身体逐渐好转，两颗心也终于紧紧相依。在张大炮和李工程师的帮助下，刘思远重新振作，可操劳过度的李素云却不幸病倒。随着周总理视察工地的好消息传来，工作得以恢复，刘思远心中重燃希望。
为了满足爱人最后的心愿，两人携手来到黄河滩地观看天鹅。李素云望着天空中飞翔的精灵露出了欣慰的笑容，随后永远闭上了双眼。这段跨越磨难的真挚情感，如同那冬日里的天鹅，成为了岁月中永恒的眷恋。
