《我的娜塔莎》讲述了抗联战士庞天德所在部队遭到日本关东军疯狂围剿后，被迫暂时撤入苏联的故事。苏联方面安排娜塔莎负责中国军人的谍报训练，聪慧英俊的庞天德很快赢得了她的欣赏，两人在朝夕相处中渐渐产生了深厚感情。训练结束后，两人奉命前往境内与地下党接头，成功焚毁日军码头，并处决了苏军败类罗斯托夫，同时为苏联方面收集了大量重要情报。任务完成后，娜塔莎奉召回国，庞天德则拒绝了父亲为他安排的婚事，只盼着与恋人早日重逢。
新中国成立后，娜塔莎以苏联专家的身份来到中国。就在两人准备登记结婚之际，中苏关系发生变化，他们被迫分隔两地，从此再无联系。改革开放后，始终牢记当年约定的庞天德终于来到中俄边境，与魂牵梦萦了几十年的娜塔莎再次相见。
