1951年初，在朝鲜战场上曾发生过这样一件事情：五名志愿军的女战士，在跟随大部队撤退的途中，离奇失踪，下落成谜。直到五十年后，一位美国老人造访我国，才揭开了这一谜团。
1951年初，朝鲜战场美军最高指挥官麦克阿瑟因为作战不力，被撤职查办，李奇微接替了他的职务。相对于前任，李奇微对于志愿军而言是个十分危险的对手。
在充分研究了志愿军的作战特点和战术后，李奇微发现了志愿军在后勤补给方面的弱点，因而研究出了一套所谓的「磁性战术」。这套战术给志愿军造成了一定的麻烦，并最终导致第五次战役功败垂成。
由于形势危急，已经打过三八线的志愿军部队不得不紧急撤退，而美军则利用机械化优势，在后面步步紧逼。在撤退过程中，志愿军的一支运送伤员的队伍遭遇了敌人的伏击，卫生队教导员王文慧和女卫生员王招娣、张兰为了保护伤员，挺身而出，引开了敌人。
然而，在与敌人周旋的过程中，三人却在山林当中迷路了。在寻找部队的过程中，三名女兵不幸再度与美军相遇，这时，三人发现，这股美军竟然还押着两名志愿军女兵。
看到战友被俘，三名女兵顿时义愤填膺，她们向敌人发起了进攻，猛烈的枪声使得美军以为遭遇了志愿军大部队，不得不仓皇逃窜，王文慧等人顺利的救下了战友。
被俘的志愿军女兵来自志愿军某部的文工团，一个叫孙娜娜，另一个则叫李毅，她们是在撤退途中因体力不支掉队，不幸落入敌手，幸运的是，她们遇到了王文慧等人，这才得救。
女兵们聚在一起，对接下来的行动进行了讨论，王文慧认为白天行军容易与敌人遭遇，不如先找个地方隐蔽起来，夜晚再行动。这个提议得到了其他女兵的一致赞同。
经过一番寻找，五名女兵在一座山上发现了一个山洞。当女兵们走进山洞时，却意外的在洞中发现了一名朝鲜妇女。见到有人进来，那名妇女很是害怕，当弄清楚王文慧等人的身份后，她的情绪很快就稳定了下来。
朝鲜妇女表示，自己是因为躲避战乱，才和丈夫一起藏进这个山洞的。由于夫妻二人出来的匆忙，未带干粮和水，而她又怀有身孕，因此她的丈夫不得不外出觅食，但始终没有回来，可能是遭遇了不测。
在谈话时，王文慧等人发现这名由于很长时间没有进食，身体已经变得十分虚弱。女兵们在了解到这一情况后，立刻从自己为数不多的干粮中拿出一些分给了孕妇。
不久后，女兵们突然听到洞口传来了有人说话的声音，她们顿时警惕起来。原来，搜山的美军已经发现了这个山洞，并在洞外喊话，要求洞里的人出来投降，但回答他们的却是一连串子弹。愤怒的美军朝洞内投掷了手榴弹，巨大的爆炸声使孕妇受到了惊吓，出现了早产的迹象。
此时的美军似乎知道藏在洞里的是志愿军的女兵，放弃了攻击，而是选择了劝降。一个名叫玛丽的随军女记者奉命前去和女兵交涉，并带来了最后通牒：要求女兵们在规定时间内出来投降，否则就将山洞炸毁。
作为志愿军的一员，女兵们早已将生死置之度外，她们早就抱定了必死的决心。 但考虑到孕妇是无辜的，女兵们最终还是决定同美军进行谈判。
王文慧在和美军进行谈判时，明确表示必须保证孕妇的安全，并对其给予必要的治疗，否则不会投降。美军答应了女兵们的条件。并很快美军派出的医护人员将孕妇接走。
孕妇走后，女兵们都沉默不语，大家都明白，为国尽忠的最后时刻就要到了。最后还是孙娜娜打破了沉默，擅长美术的她给每个人画了一幅肖像画。
随后，五名女兵相互整理了仪容，昂首挺胸的走出了山洞，美军指挥官见状，以为女兵已经乖乖就范，脸上难掩兴奋，嘴里不住的说道：「OK，OK...」
王文慧走到玛丽身边，将五个人的肖像塞到了对方的手里，这时，美军士兵们冲了过来，准备将王文慧等人强行押走。王文慧却突然从怀中拽出了一枚手榴弹，其他的女兵也纷纷效仿...在场的人顿时愣住了。
只见王文慧杏眼圆睁，怒吼道：「同志们！为国牺牲的时候到了，打倒美国鬼子！志愿军万岁！」说罢，她便拉响了手榴弹...伴随着一声声剧烈的爆炸，五名女兵全部壮烈牺牲。
2000年10月的一天，已是耄耋之年的玛丽来到了中国人民革命军事博物馆，她将五名志愿军女兵的画像郑重的交给了博物馆的工作人员，并讲述了这些画像背后的故事...
直到此时，五位女兵的英勇事迹才被世人所知。她们在生与死面前，以大无畏的精神选择了舍生取义，捍卫了中国军人的尊严和荣光，她们是民族的脊梁！
