1950年代河南林县干旱严重，百姓取水艰难。水利技术员吴祖太目睹早亡的同学张梦泉家以半碗浑水待客，决心留下治水。他辞别父母与未婚妻慧珍，赴太行山参与水利建设。吴祖太带队勘测地形，查阅旧水文资料，设计堆石坝方案。施工期间，他与慧珍在工地成婚，但几日后慧珍便返程任教。南谷洞水库建成，缓解部分旱情，但全县缺水问题未解。不久，吴祖太主持“引漳入林”工程勘测。赴山西平顺确定渠首时，遭遇当地村民质疑，经耐心解释达成合作。为解决渠水穿越浊河难题，他设计“空心坝”结构，实现河底通渠。在险峻的“小鬼脸”崖壁，他放弃绕山方案，改为开凿隧洞，率队员悬绳标定渠线。此时，慧珍为救学生不幸遇难，吴祖太忍痛返岗，但心中不舍对爱妻的思念，每月仍坚持写信寄往故乡。1960年初，王庄隧洞塌方，他为核查险情进入洞内，遭遇二次塌方牺牲，年仅27岁。衣袋内装有未寄出的家书与渠线图纸。五年后红旗渠通水，终结林县千年旱史。工程牺牲83人，吴祖太名列烈士碑首位，助手刘锁代其赡养父母终生。本片通过吴祖太短暂而壮烈的一生，展现一代建设者以科学精神与血肉之躯重塑山河的历程。红旗渠不仅是水利工程，更是“自力更生、艰苦奋斗”的精神象征，诠释平凡人凭借信念与担当创造的非凡功业。