為了能在攝影比賽中拿出與眾不同的作品，女大學生應佳說服同是攝影愛好者的弟弟小山和同學劉林來到準葛爾盆地徒步旅游，伺機拍攝理想的作品。出乎應佳三人意料的是，拍攝過程中竟無意間拍下盜獵團伙圍殺馬鹿的場面，并因此而遭到盜獵份子的追殺。擺脫盜獵者時，應佳三人分頭逃跑，約定晚上在營地匯合。結果，小山和劉林落入盜獵分子之手，應佳滾下懸崖時被樹枝掛住，幸免一死。準葛爾盆地自然保護區反盜獵大隊劉隊長，和青年志愿者馬強在巡山過程中發現精神恍惚的應佳后，將其救回保護站。劉隊長安排馬強照看應佳，自己和小李一起去尋找小山和劉林。受到驚嚇的應佳不愿意相信任何人，乘馬強睡著的機會偷偷離開保護站，去營地尋找弟弟和劉林，卻被半路追上的馬強強行拉回。應佳向馬強敘述了自己的遭遇。在應佳的哀求下，馬強決定陪同應佳一同外出尋找。劉隊長和小李在荒漠中遭遇盜獵者，并與之發生火拼。因寡不敵眾，劉隊長從火拼中撤回保護站，請求支援。馬強在應佳的堅持下，順著盜獵者留下的痕跡一路追蹤，在盜獵份子的窩點卻遭到暗算，汽車被炸毀，應佳被前來收貨的老梁子抓獲。老梁子與盜獵者交易時，應佳差一點被扔進礦井。千鈞一發之際，馬強趕到，救出應佳，并告訴應佳小山和劉林的下落。無意間，馬強發現盜獵團伙內部矛盾重重，乘機偷出盜獵者的羚羊絨，在應佳的幫助下，救出小山和腿部受傷的劉林。果然，盜獵團伙在交易中發生內訌，老梁子被打死，應佳等人乘亂帶著羚羊絨和裝有一百萬人民幣的密碼箱開車逃走。狡猾的盜獵者一槍打穿汽車油箱，率領眾匪一路窮追不舍。此時，劉隊長組織的救援隊已經出發。沿著馬強留下的路標，劉隊長向盜獵者的匪窩追來。茫茫鹽堿地里，馬強一行四人丟下汽油漏盡的汽車，在死亡谷中艱難地前行。盜獵份子最終還是追了上來。在與盜獵分子的較量中，馬強、應佳急中生智，由被動轉為主動。就在盜獵份子企圖做最后一搏時，劉隊長率領的援救隊伍遠遠地開來。一個月后，馬強重返準葛爾盆地自然保護區反盜獵大隊，應佳報名加入“青年志愿者環境保護行動”計劃，成為準葛爾盆地反盜獵大隊志愿者中的一員。
