尕玉（张磊 饰）本来是个警察，为了调查藏羚羊猎杀状况，他假扮记者身份，随考察团来到可可西里——那里气候寒冷、空气稀薄，含氧量极低。就在这个人类生存的“禁区”，尕玉目睹了一幕幕人性的贪婪以及人类与环境的狂暴冲突。首先是藏羚羊保护站的巡山队员被盗猎人枪杀，接下来他们见到了悲惨的一幕：盗猎者逃走，只留下众多只剩嶙峋白骨的藏羚羊。巡山队员在恶劣的环境中追捕凶手，最终只夺回了一部份的藏羚羊皮毛。一方面要与恶劣的自然环境抗争、另一方面还要与凶残的盗猎者周旋，巡山队员和尕玉面临着生死考验。

西里的父亲死于一次失败的任务，且死得蹊跷。当时由于高小涛轻敌玩酷、“不听指挥”造成了现场的混乱，西里父亲为了保护高小涛被西里的母亲射中，而当高小涛拔枪欲击毙西里母亲时，西里的父亲又挡了一下，结果造成西里母亲连同一包东西失踪。西里父亲临死前，抱歉地求高小涛不要说出妻子与案件有染，说她只是牺牲品并希望高小涛帮助她摆脱犯罪团伙，“我不想让西里没有妈妈”。于是，西里