华南某地山区，一位徐姓猎户膝下一双子女，女儿叫山妹，儿子叫山根。兄妹俩从小跟着老爹狩猎，熟悉森林各种野兽习性，深谙林木、丘壑隐藏之术。刚齐枪管高的娃娃们已经练得一手好枪法。
　　三十年代末，一支被日军击溃的国军队伍途经此地，在山根家附近安营扎寨。带队长官林上尉见14岁的山根手脚麻利，有心招他入伍，连哄带骗给他套上齐膝长的土布军服，成了专门给长官伺弄坐骑的小马夫。不久，这支国军部队开拔，山根随部队出发。出发时山根一步一回头，喊着哭成泪人似的妹妹山妹。徐老爹倚在墙角下，一只手握着猎枪管，一只手捏着旱烟袋，脸色铁青看着山根的身影消失在森林尽头。
　　山根当兵离家之后，徐老爹思儿心切，加上旧伤复发，他的身体每况愈下，直至卧床不起。年幼的山妹挑起生活重任，洗、缝、烧、煮成了她的日常，而狩猎更是每天不可或缺的任务，因为他们只能靠此为生。
　　一转眼好几年过去了，山妹在山中也不知道外面发生了什么。她不知道日本人已经投降，也不知道共产党军队与国民党军队又开战了。不过，山妹已经出落成美丽的大姑娘，她每天都扛枪去打猎。某一天清晨，山妹追杀一只野兔子险些误杀藏在坟包后面的解放军伤兵张天狗。张天狗被山妹救回后便在山妹家养伤。张天狗痊愈即将返回部队时，遇上国民党军队搜山，情况十分危急。徐老爹为了掩护他们，拖着病躯拿了那杆老猎枪在屋里阻击外面的国军，被国军扔进的手榴弹炸死。山妹强忍悲痛带着张天狗冲出一条血路，终于返回部队。
　　山妹无家可归，被安置在解放军部队后方机关的食堂帮厨。从未走出大山的她这才明白原来中国有两支部队，哥哥山根在国民党军队，而自己投奔的是共产党解放军部队，并且两方军队正在交火打仗。山妹人在厨房里干活，心却飘在外面。她一有机会就往机关大院子里跑，她特别羡慕女兵们齐耳短发和土黄色的军装，渴望有朝一日能成为她们中的一员。
　　有一天，张天狗从战场上下来送信遇到山妹。山妹死死缠住张天狗，吵着要参军。张天狗只好去求老领导王师长。但是，由于山妹不识字，后方机关找不到合适的岗位，而作战部队也不要女兵。王师长便征求山妹的意见，问可不可以暂时加入了战地救护队，得空还可以参加部队里的扫盲班，争取断文识字后再调到机关工作。山妹仗着自己力气大，不晕血，更基于在战场上可以方便寻找哥哥山根，便满口答应。
　　山妹到了救护队，被派在担架组，就是从前线把伤员往后方的医院里抢运。山妹突然发现一个问题——救护队不发军装，这让她十分恼火，认为是张天狗和王师长合伙儿骗了她，在阵地上闹情绪，私自脱队去找山根差点被国军抓了俘虏。救护队的队长江姐苦口婆心给山妹讲道理，慢慢的山妹知道了“革命”和“组织纪律性”这些新鲜词儿……
　　由于山妹力气大，有山里人的猛劲儿，在战场上山妹轻轻一提便能把百十斤的伤员架上肩，背着他们在沟壑间奔跑如履平地。但是不久，山妹又惹祸了。那天山妹背着一名重伤员迎着敌人弹雨奔跑，人是抢下来了，但是那名重伤员的头却被敌人的枪弹打爆了。而这位伤员还是一名营教导员，有名的战斗英雄。部队的营长得知情况后非常生气，冲到救护队狠狠训了山妹一顿，并且准备上报团部给山妹最严厉的处分。忐忑不安中，山妹度日如年。最后，组织上只是让山妹交了一份检讨书。这个检讨书一半是江姐帮忙写的，因为山妹刚进扫盲班，还没识多少字。
　　这次风波刚过，山妹发现救护队发生了变化。江姐被组织上的领导宣布不再担任队长，队长改由山妹一直厌恶的许大脚担任。许大脚一管事，便给山妹找各种麻烦，这让山妹非常委屈。但是在一次国军对战地医院的偷袭中，许大脚为掩护山妹牺牲了。临咽气前，山妹从她的身上找出来一个小布包，里面有她全家福照片。照片上，一对年轻夫妻搂着他们的孩子，三个人全部开心地笑着。山妹发现，这个女的是许大脚，男的竟然是那个死在山妹肩头上的教导员。
　　被组织撤了职务没多久的江姐再次被任命为救护队队长。从张天狗嘴里，山妹才知道江姐之所以被撤职，是因为她向上级主动要求承担山妹误伤营教导员的全部责任。而这一次重新任命她当队长，是因为有一个代号“顽石”的硬仗即将开打，上级考虑到除了江姐以外尚没有能够胜任救护队队长的合适人选。因为这次战斗是一场力量悬殊的硬仗，后果有可能全军覆没，救护队自然不能例外。山妹得知这一切后，被战争的残酷与无情所震撼，更被鲜血凝成的战友情义而感动。淫雨绵绵的夜晚，她跑到无人的旷地痛哭一场。和着雨水的眼泪尽情涌流，既为牺牲的战友，也为曾经犯过的错，更是为了即将到来的生死考验。山妹在战争中一点点成熟了。
　　“顽石”战役如期开打，国民党军以众敌寡攻势难挡，解放军部队接连被攻陷了两道阵地，眼看敌人就要打进师指挥部，王师长带着机关干部和警卫员、炊事员上来增援。战场上杀声震天，血肉横飞。山妹在战壕里拼命地搜寻被泥石掩埋的伤员，然后一个接一个把他们背出战壕。当她送完一批伤员返回时，发现王师长脸上流着血，正挥着手枪扯着沙哑嗓子对着救护队喊话，意思让能打枪的都到阵地上参加战斗。山妹悄悄捡起一支沾血的长枪，趴在战壕上稍加瞄准便击毙了数百米外指挥冲锋的国军指挥官。山妹刚退出子弹壳，王师长便一个箭步扑到她的身上把她压倒，随即一串报复的机枪子弹横扫过来打在战壕边沿。山妹惊魂未定，而王师长已经扯着破锣嗓子把警卫排长叫了过来。王师长绝对没想到一个抬担架的丫头有这等一流的好枪法，如获至宝，当场命令警卫排长必须形影不离保护山妹，若是出了问题亲手拿刀剁了他。
　　“顽石”战役最终以惨胜为结局。王师长的师被扩展为纵队，王师长担任了纵队司令。山妹正式穿上心仪已久的黄军装，成为纵队直属突击营的首位狙击手。王司令亲手把自己的宝贝狙击步枪授给了山妹，这支带着瞄准镜的德造步枪是王司令当年从一名日军大佐手里缴获的。王司令嘱咐突击营营长朱枫必须要把山妹当宝贝一样保护好，运用好。同时，他像父亲对孩子那样关照山妹，要像保护自己的眼睛那样保护好这支狙击步枪。
　　突击营营长朱枫让山妹挑个狙击助手，山妹想都没想，点名要了已经担任排长职务的张天狗。当营长朱枫找到张天狗宣布此事时，张天狗根本没有计较职务的调整，非常爽快地答应了。其实朱枫哪里会知道，自从张天狗在树林里被山妹救了之后，这个来自城市的小伙子已经暗暗爱上来自大山的纯朴妹子。
　　很快，山妹和张天狗被派往龙水基地接受专业狙击手训练。教官是位大胡子苏联军官，听说他在卫国战争中击毙了86名德军士兵，是位英雄狙击手。山妹和张天狗记不住俄国人的长名字，便叫他的绰号“大胡子”。大胡子教官很凶，时不时把手搭在腰部的手枪套上，说着一口听不懂的俄语，把学员们弄得云里雾里，不知所措。后来上面派了翻译过来，这才给大家解了围。男学员们，包括张天狗全让大胡子踢肿过屁股。唯有对山妹，大胡子教官总是竖起大拇指用洋泾浜中国话赞不绝口，这让男学员们嫉妒不已。
　　山妹和张天狗学成归来，成了狙击战场上的生死搭档。在一次战斗中，他俩小试锋芒远距离击毙了敌军三号人物，受到纵队嘉奖。
　　1948年末，解放战争进入攻坚阶段。山妹随大部队进驻湘西某地深山，准备肃清国民党军某部敌人。开战伊始，敌方先发制人，以狙击方式给解放军先头部队造成较大损失。突击营奉面调上前线换防，山妹和张天狗刚到前线便在树林里蛰伏，进入临战状态。
　　国军狙击手非常老练，经过几番较量，山妹与张天狗配合默契歼灭了数名狙击手，俩人才得以全身而退。纵队首长非常高兴，发来嘉奖电报以示表彰。就在当天下午，一发远处飞来的子弹让突击营营长朱枫丧命。山妹和张天狗明白，他们打掉的只是敌军部分狙击手，还有大鱼沉在水底并没有现身。山妹和张天狗再次蛰伏进树林里，他们要迎接更为艰险的较量。
　　连续几天，敌人方面没有任何动静，这让高度紧张的山妹和张天狗精疲力尽。一次张天狗撤离蛰伏地时动作幅度稍大一些，结果屁股上的水壶被敌狙击手打穿。山妹他们知道，这次遇上了硬碴。
　　一天深夜，结束蛰伏任务刚进洞里睡着的山妹被张天狗悄悄叫醒。原来上级命令他们提前进入蛰伏地，因为纵队情报部门刚得到信息，说国民党军已经调遣了全军最优秀的狙击精英前来围狙他们。山妹哪敢怠慢，抱着枪和张天狗潜入了蛰伏点。凌晨时分，山妹和张天狗仔细用瞄准镜搜索对面小山头。虽然没有发现任何蛛丝马迹，但山妹心里有种不祥的预感，并且越来越强烈。
　　早晨，蛰伏在山妹旁边的张天狗突然向她发出了“有情况”的信号。山妹根据他的提示，在2点钟方向果然发现敌人狙击手一名。张天狗请示是否可以开火消灭对方，山妹阻止了他。因为山妹一直相信自己的预感，她怀疑这是一个圈套。山妹迟疑着，其实是在迅速分析敌情。但张天狗急了，他出于给营长朱枫报仇的急切心态，再次催促山妹要求消灭敌暴露的狙击手，山妹仍然坚决拒绝。她调转枪口，对敌阵再次进行搜索，作为一名理性的狙击手，她不想钻进敌人精心布下的圈套。
　　山妹透过枪上的瞄准镜重新把小山头搜索一遍，除了那名狙击手以外没有发现任何新目标或者是值得怀疑的地方。山妹重新把枪口瞄准那名暴露的敌狙击手，准备亲手解决他。突然张天狗向她发出“6点钟方向也有狙击手”的信号，山妹稍一犹豫，张天狗的枪响了。张天狗抢先开火将那名国军狙击手击毙。山妹突然明白，张天狗这样做是为了不让她暴露，把生的机会留给了自己。山妹正感叹时，对面树丛里白光一闪，身边的张天狗已经被子弹击中没了声息。山妹迅速把枪口搜寻瞄准到那个击中张天狗的敌狙击手脸上，她知道自己此刻开枪的后果是什么！但她此刻已经无法冷静。张天狗血肉模糊就在咫尺之外，那是她藏在心底的最爱。悲痛和愤怒像一张网，罩住她往深不可测的泥淖里拖拽。营长朱枫的血、张天狗的血在她的眼前化开……山妹毅然扣下了板机。为了战友，为了爱人，她明知却故犯了一个狙击手不该犯的错。随着枪响，敌方狙击手被一枪毙命。