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1933年，美国医学博士乔治·海德姆和他的同学一起到上海做研究，遇到抗日游行队伍遭到军警强行镇压，队伍中的学生苏菲引起了海德姆的注意。海德姆的同学们回国了，新朋友艾黎告诉他，中国有一支红军部队向全中国发出停止内战、团结抗日的号召，海德姆很是好奇。
长征过后，舆论对红军极为不利，毛泽东请宋庆龄帮忙，寻找一位外国记者和外国医生到苏区来考察。艾黎告诉海德姆应该到中国的西北去看看，在宋庆龄的安排下，海德姆到郑州与美国记者斯诺会合，经西安转乘去陕北的汽车。
海德姆和斯诺到达延安又换乘骡马前往保安，半路上他们被一股民团拦截。危急时刻，红军战士秤陀带领红军游击队从山上冲了下来，民团落荒而逃。周恩来为海德姆和斯诺在苏区安排了92天的具体行程。海德姆和斯诺见到了毛泽东，并一连数个夜晚和他长谈，海德姆感受到中国共产党的未来是充满希望的。
彭德怀从西线发来电报，部队已到达甘肃、宁夏交界一带。在周恩来的陪同下，海德姆和斯诺随后续部队前往那里。周恩来得知海德姆的祖籍是黎巴嫩，会阿拉伯语，于是请他出面与阿旬勾通，还给海德姆起了个中国名字叫马海德。马海德很快得到了阿訇的信任，阿訇明白了红军北上抗日的意义，愿意帮助红军。马海德在彭德怀的陪同下考察了红军的医院和药房，在这里他见到了曾经到上海接应药品的李宁远。
听说李宁远是兽医出身，马海德不由得大笑起来，弄得李宁远非常反感。马海德考察流动病房，却发现“病房”条件太差，伤员多有感染。斯诺的调查采访结束，马海德带的药品也差不多用完了，二人约好一起离开。临行前的夜晚，马海德突然决定不走了，他把筹集医疗器材和药品的单子交给了斯诺，并嘱咐斯诺不要在通讯中写他的情况，以免在美国的家人受牵连。
红一、二、四方面军即将大会师的消息传来，马海德随红军医院向会宁进发。途中遇到敌人围攻，李宁远指挥抢救伤员，马海德也要跟着冲上去，李宁远为了保护他的安全命令他离开。马海德要求加人红军，他认为这样才有治病救人的资格。
马海德回到延安完成了《苏区医疗卫生考察报告》，之后，他被任命为军委卫生部顾问，并批准他加人中国共产党。由于李宁远与马海德的矛盾，傅连璋把李宁远调到红军野战医院去当院长。中央派马海德回上海，帮助解决药品和医疗器械短缺的问题，马海德欣然受命。
回到上海，马海德得知自己喜欢的苏菲还没有嫁人很高兴。日本侵略者对中国军队发动了进攻，上海日租界的日军也加强了戒备，马海德必须马上离开上海。苏菲的学校也接到上级命令马上转移。马海德去剧社和苏菲道别，却发现已经人去楼空。抗日战争爆发，红军改编为八路军，向山西前线开拔，马海德亲自带领一个医疗队跟随部队上了战场。
战斗打响了，伤员一个接一个地从前线抬下来，其中还有一个自杀未遂的日本兵。在马海德的坚持下，日本兵原田的手术顺利完成。马海德的警卫员三斤半意外地碰到哥哥秤砣，他现在是八路军的一位警卫连长。中央敌工部要求把日军记者原田送到延安，由秤砣带领部队护送，同行的还有从上海到太原来的青抗会干部洪云飞。途中，他们与日军的一个运输部队遭遇。在掩护转移的战斗中，秤砣后胸部中弹。洪云飞害怕再被日军袭击，要求放弃重伤员，马海德坚持要救秤砣。抗日战争爆发，红军改编为八路军，向山西前线开拔，马海德亲自带领一个医疗队跟随部队上了战场。
马海德为秤砣做了手术，从胸部取出了弹片。苏菲等人在昆明的街头，被以破坏抗战的罪名抓了起来。宋贞娣奉命劝他们去军校学习，劝说未果，宋贞娣表示看在牺牲的宁英的份上最后一次帮他们。马海德为陕甘宁边区医院的建设积极策划，他给宋庆龄写信，希望得到经费、药品和医疗器械的援助。马海德为毛泽东做了一个乒乓球案子，每天按时拉着毛泽东打球。马海德遇到了陕北着名中医李鼎铭，立即拜他为师学习中医。
