美丽的白桦岭，覆盖着郁郁葱葱的大森林。早年插队下乡来到这里的达兰和护士段红守着一个小小的卫生所，年复一年地为老百姓巡诊治病、送医送药……
两个省城青年志愿者乔楠、吕芳的到来，打破了这里的宁静。被老百姓称做山妈妈的达兰意外地发现，乔楠竟然是被前夫乔志达带走多年的亲生女儿。眼看着吕芳忍受不了白桦岭的偏僻落后，提前返城考博；而乔楠却逐渐融入了自己的生活，达兰悲喜交加。她悲的是，自己得了肌萎缩侧索硬化症，将不久于人世；喜的是，失散多年的女儿又回到自己的身边。
白桦岭林区的人们靠山吃山，日子倒也过得滋润，只是观念的落后导致了因病致穷、因病返穷的现象。患者马小雪、白来锁等人的遭遇深深地剌痛了乔楠的心，她越来越感觉到，白桦岭急需建立新型的农村合作医疗制度，农民患病才能有治疗的保证。随着返城考博的日子临近，她愈发眷恋山妈妈、眷恋白桦岭的山山水水。晨雾中，她踏上小木桥，身后突然传来马小雪深情地呼唤---山妈妈；她被深深地震撼了。面临着城里男朋友赵一帆对爱情的背叛、白桦岭民营青年企业家林枫、林场青年工人石海的追求，她的情感掀起了波澜，乔楠知道，从此白桦岭将与自己的命运紧紧地联系在一起了。
过去的伐木英雄老孙头，在退休后成了植树模范。二十多年来，他用一份执着，守护着达兰、守候着卫生所。在达兰最后的日子里，乡亲们为他们举行了一场奇异的婚礼。
夕阳中，达兰走了，留下的是乔楠、段红、马小雪等新一代医务工作者，她们延续着山妈妈对白桦岭乡亲们的那份深情……