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。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。