在五十年代初的新疆大地，和平解放后驻疆二十万官兵响应号召，肩负起垦荒屯田的历史重任。然而，部队中大多数尚未婚配，如何解决这一问题成为了亟待解决的关键。为此，中央决定征召女兵加入军队，建设边疆，改变“屯垦一代”的历史循环。在党中央的号召下，湖南三湘四水地区掀起了一股参军热潮，双胞胎姐妹采菱、采薇和佣女细妹以及来自周南女中的邱云捷、庄楚玉等八千湘女怀着建设边疆的梦想，怀揣青春的理想，告别家乡亲人，前往新疆。然而，进疆的路上充满了艰辛与挑战，在一次汽车翻车事故中，采菱为保护战友英勇牺牲。面对恶劣的环境和艰苦的生活条件，湘女们在追击土匪的过程中展现了非凡的勇气与智慧，最终将土匪全歼。经过数月跋涉，她们终于抵达驻疆部队营地，但迎接她们的是地窝子、玉米饼和烤土豆等简陋生活。在男兵们的热情帮助下，湘女们逐渐适应了军旅生活，并开始学习如何在这片荒凉之地安家落户。随着共同生活的深入，湘女们逐渐放下顾虑，在与男兵的相处中萌发了爱情之花。文静坚韧的采薇最终与憨厚的佟铁山走到了一起；庄楚玉在经历了一番波折后也找到了自己的白马王子徐放，并在这片土地上不断成长和蜕变。《八千湘女上天山》不仅是一部关于牺牲与奉献的故事，更是对一代人青春梦想的真实描绘。它展示了这些女性如何克服重重困难，在新疆这片广袤的土地上完成了从湘女到军垦战士的转变，为边疆的发展贡献了青春与汗水。
