"蓝天号"战斗机经过改进，要试飞了。设计试制这种新型战斗机的某航空设计所，迎来了新的试飞员高扬和他的战友。高扬活跃好胜，热爱生活，不能容忍别人对生活的"冷漠"。刚到设计所，就和发动机总设计师方洁发生了冲突，并把方洁比作"干面包"。方洁因为五年前丈夫谢之浩在试飞"蓝天号"时不幸牺牲，她的性格才变得冷峻起来。她觉得高扬作风随便，不同意将"蓝天号"的试飞任务交给他。后来，她得知高扬一直梦想当试飞员，要把"蓝天号"送上天去，才初步改变了对他的看法。试飞前，高扬去医院复查身体，遇见了他过去的恋人陶陶。陶陶因为高扬不肯放弃飞行生涯，才与他分手的。现在她已是新来的所长刘振明的妻子。偶然相遇，使高扬一时不能自制，以致试飞时飞机偏离跑道。方洁怒斥高扬，陶陶深感内疚。深夜，陶陶把高扬偏离跑道的原因告诉了方洁。高扬得到了又一次试飞的机会。试飞前，高扬见方洁的女儿燕燕孤单，遂送她一双白鸽。第二次试飞时，飞机出了故障，高扬临危不惧，报告了飞机异常的各种数据后，就失踪了。方洁回到家看到白鸽，百感交集，不禁抱住女儿痛哭。翌晨，陶陶、刘振明一起随机四下搜索，终于在某湖面找到了昏迷的高扬。方洁来医院探望，高扬熟睡未醒。这时，上级指示：下一步试飞计划停止进行，要对"蓝天号"图纸和原设计进行全面审核。方洁在审看有关影片资料时，又看到丈夫生前的英姿，心里更加痛苦。此时，高扬悄然而至，以方洁自己的警句来激励她。方洁在困难中挺过来了。她发现自己与高扬间萌生了一种异样的感情。当方洁意识到这是一种超越同志间的情感后，极力地克制自己。在一次试飞中，方洁害怕高扬再次出事，一时软弱，致使试飞计划改变。方洁恼恨自己，高扬也前来厉言相责，方洁痛苦地晕眩倒地。方洁和女儿携鸽外出疗养，高扬写信告别：由于他的存在，妨碍了方洁，为了"蓝天号"，他决定返回部队。方洁在高扬准备离开的当夜，赶回设计所，与他在机库相见。"蓝天号"终于胜利地返回了。方洁再也抑制不住自己的感情，向高扬飞奔而去。