故事发生在1929年，当时东北军航空兵的高志航被张学良将军派遣到黑河，任务是从土匪手中夺回几天前被击落的日军飞机。高志航出色地完成了这一任务，而在黑河，他邂逅了俄罗斯美女葛莉儿，葛莉儿深深地被这位拥有留法背景的中国飞行员所吸引，于是毅然跟随他前往沈阳。

九一八事变爆发后，高志航自愿请缨加入抗日战斗，尽管张学良将军身陷不抵抗的泥淖中，但仍然坚决支持高志航参加国军，驻扎在杭州的笕桥机场。

然而，由于空军有禁令，不允许飞行员与外国配偶结婚，高志航和葛莉儿只得选择了分手。葛莉儿回到高志航的通化老家，两人分隔两地，身处乱世之中。

随着上海淞沪战事的爆发，国军十九路军等部队奋勇抵抗来犯的日军。高志航的飞鹰航空队接到命令，升空迎战日本飞机。在淞沪空战中，中国空军以弱胜强，重创了日本空军，创造了世界空战史上的奇迹，高志航和他的飞鹰队成为了国民英雄。

为了壮大中国空军，高志航接到命令前往苏联接运一批新飞机。然而，在前往郑州机场的途中，高志航遭到日本飞机的偷袭。他英勇抵抗，冒着弹雨，拖着受伤的双腿，努力推进飞机，企图强行起飞，迎战敌机。然而，在半空中，他遭遇了日本飞机的炮火，最终英勇殉国，时间定格在1937年11月21日。

高志航的牺牲引起了全国各界人士的深切哀悼。中共中央亲自送上挽联，周恩来写下了“高志航烈士千古”这句感人的悼词。蒋介石的挽联则写着“高志航英雄殉国，死之伟大，生之有威，永垂千古”，对高志航的英勇事迹表示敬佩。