1996年的青海玛治县，博拉木拉无人区风沙肆虐。 副县长多杰带领的巡山队第十四次进入这片荒野，目标是盗猎团伙头目李永强。 这个李永强不仅盗猎藏羚羊，还曾枪杀巡山队员冬智巴，是队伍里人人痛恨的仇敌。
凌晨突袭时，巡山队顺利抓住了腿部中枪的李永强。 队员们红着眼想当场处置这个仇人，毕竟在荒无人烟的地方，杀了他也不会有人追究。 但年轻女警白菊站了出来，举枪对准了自己人：“这里是无人区，不是无法区！ ”她坚持要将李永强带回去接受法律审判。
多杰理解白菊作为警察的职责，压制住队员们的愤怒，留下了李永强的性命。 然而谁都没料到，白菊在看守这个重伤的罪犯时，既没给他戴手铐，也没绑住他的手脚。 李永强趁机逃跑，多杰在追捕过程中中枪倒地，被紧急送往医院抢救。
巡山队所有人都认为白菊害了多杰。 白菊自己也陷入深深的自责，她开始拼命追查李永强的团伙，截获了他们大量现金，但李永强多次逃脱。 有一次为了追捕，白菊带着记者邵云飞深入无人区，差点冻成冰棍。 多杰找到他们时，看着白菊狼狈的样子，二话不说脱下自己的衣服给她披上。
多杰早已把白菊当作亲生女儿看待，他的女儿卓玛在读地质专业时，跟随导师进山勘测遭遇不幸。 多杰来无人区寻找女儿，只带回一块石头留作纪念。 白菊曾经在紧急情况下砸碎了那块石头，毁掉了多杰对女儿的最后念想，但多杰从未责怪过她。
李永强逃脱后变得更加猖狂，不仅继续盗猎，还开始盗采矿产。 与此同时，多杰和巡山队努力推动的国家自然保护区逐步落地，这将彻底断绝李永强的财路。
李永强放出话来，悬赏200万买多杰的人头。 他偷偷潜入多杰家中，开枪杀害了多杰，抢走之前被截获的现金，制造出多杰卷款逃跑的假象。 这个误会让多杰蒙冤十七年，巡山队也因此解散。
十七年间，白菊从未放弃追查。 她调离玛治县后成长为干练的女警，但始终忘不了博拉木拉的雪山。 当新闻传来无人区盗采死灰复燃的消息时，她立即申请调回玛治县，与已成为知名作家的邵云飞重逢，两人决定联手查清多杰失踪的真相。
他们循着盗采案的线索深入调查，发现如今的盗采集团头目正是李永强。 多杰的失踪根本不是意外，而是因为他掌握了犯罪证据被灭口。 白菊和邵云飞寻访散落各地的老队员，重新集结队伍，最终在一个山洞里找到了多杰藏匿的巡山日记、冻土样本和带有犯罪标记的狼牙项链。
这些证据指向一个令人心惊的事实：李永强背后有强大的保护伞，能支撑如此庞大的犯罪团伙，级别肯定不低。 这个保护伞能够拖延生态评估、修改环评报告，让无人区成为“合法掠夺”的试验田。
白菊等人找到证据后行踪暴露，在高原上与犯罪集团展开殊死较量。 关键时刻，曾经的县长林培生调动警力支援，最终将这个作恶多年的利益集团一网打尽。
真相大白时，白菊在无人区找到了多杰的尸骨。 历经天葬，多杰已化为白骨。 这个发现距离他失踪已经过去了整整十七年。
很多人曾认为多杰的死与林培生有关。 这位县长多次提出要裁撤巡山队，一心想要通过挖掘矿产发展经济，与多杰在生态保护问题上存在严重分歧。 但事实上，林培生并非丧心病狂之人，在多杰失踪时，他的妻子朱莉正怀有身孕住院。 自然保护区的推进已成定局，杀死多杰对林培生来说并无实际好处。
白菊常常回想，如果当初她没有阻拦巡山队处置李永强，多杰是不是就不会死？ 但她清楚，重来一次，她依然会做出同样的选择。 作为警察，她的职责是维护法律尊严，而不是执行私刑。
多杰的女儿葬在这片土地，多杰自己也最终留在了这里。 白菊选择接过多杰的接力棒，继续守护博拉木拉自然保护区。
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