影片讲述了一段发生在北京冬日里的感人往事。出生于山西农村的栓子从小就没有见过亲生父母，在四姨的了解和陪同下，他来到当年曾在山西插队的北京知青毕和家中，试图寻找自己的父亲。栓子的突然出现，让身为大律师的毕和百感交集，毕和的妻子姚冰律师却对此心存疑虑。
姚冰展开调查，热心的冯大姐也将当年一起插队的知青逐一梳理，最终大家认定，小特务最有可能是栓子的生父。众知青纷纷找小特务质问，他却用事实证明了自己的清白，并将嫌疑指向当年的知青、如今的工业局局长郑德宁。郑德宁一时百口莫辩，而他的女儿郑鹿却渐渐对栓子产生了兴趣。
在众知青的帮助下，小特务开起了影楼，开始靠自己的劳动生活。一次偶然的机会，替冯大姐翻拍照片的朱杏从一张老照片中发现了重要线索。在片警小曹的协助下，栓子的身世终于水落石出。然而，真相的揭开也带来了更加令人震惊的秘密：郑鹿与郑德宁夫妇并无血缘关系。
随着郑鹿不断追问，冯大姐等人继续调查，尘封多年的往事逐渐浮出水面。原来，姚冰才是郑鹿的亲生母亲，而郑鹿的生父竟是农民姜大车。姜大车曾因一桩冤假错案在狱中度过了十七年青春。得知真相后，毕和和郑鹿都难以接受，郑德宁夫妇更因即将失去女儿而痛苦不堪。历史给两代人开了一个残酷的玩笑，也让两个家庭陷入艰难抉择。
栓子和朱杏自作主张，将姜大车请到了北京。面对这个为了他人幸福默默牺牲了十七年青春的男人，众人心中的怨恨与私念都显得微不足道。姜大车最终仍选择悄然离开。经历了痛苦与磨难的人们，在真情的感化下最终彼此谅解，并在严寒的冬日里重新看到了希望。
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