北京某科技公司董事长李瀚阳的事业雪上加霜，一方面是公司产品遇到环保危机，一方面是公司严重缺少流动资金，于是他准备回到地处毛乌素大沙漠的老家榆州筹借一笔资金。在回榆州的途中，李瀚阳与拉煤的货车发生车祸，煤车司机马大奎为了救李瀚阳，把自己的车撞在路旁的障碍物上，身受重伤，二人也因此结下了深厚的兄弟情。在之后的事业发展中，马大奎成了李瀚阳坚实的左膀右臂，但是在进行沙产业开发过程中，却因病英年早逝。
李瀚阳与拉煤的货车发生车祸时，巧遇榆州市安监局局长郑向东。在郑向东的鼓励下，李瀚阳阴差阳错开始了植树造林，进行沙产业的开发和探索。一次偶然的机会，李瀚阳听说一种叫做野樱桃的植物不仅极具经济价值，而且还能防沙治沙。李瀚阳凭着商人敏锐的嗅觉，认定这里面蕴藏着巨大的商机，于是带领马大奎和大学生宋小强，几次进出沙漠，历尽种种艰难险阻，终于在沙漠深处找到了世界上濒临灭绝、极具顽强生命力的原始灌木沙生植物野樱桃。经鉴定，野樱桃浑身是宝，不仅能够生产制造出高级食用油，而且还能提炼出替代石油的生物柴油。世界石油能源日益枯竭，种植并开发野樱桃，这无疑是一项利国利民又利己的大好项目，李瀚阳雄心勃勃，决心开创沙漠治理和经济效益双赢的新模式，彻底改变没有经济效益或者很少有经济效益的传统沙漠治理的旧模式。
榆州市安监局局长郑向东一方面帮助李瀚阳种植野樱桃，一方面积极探讨生态保护的新路子、新方法，他设想的是不仅仅要把地下煤矿的安全关，而且还要积极实现煤矿开采与环境保护的和谐共存，发展共荣。通过调研，发明了煤矿回填式开采技术，用沙漠中取之不尽的沙子填到煤矿的坑道，既避免了煤矿塌陷问题，又在取沙之后的空地上种植具有经济价值、防风固沙的野樱桃，解决了能源开发和生态环保的矛盾，实现了双赢。市领导知道后非常高兴，市林业局长肖科也受此启发，开始发动干部职工进行技术研讨和开发。
李瀚阳的妻子叶惠是北京某科技公司的总经理，她极力反对李瀚阳回乡发展野樱桃事业，二人由此产生重大分歧，导致二人的婚姻出现危机。
治沙老英雄马大爷的孙女、美丽清纯的大学生马治沙，由于不被富二代男友的家庭接受，情感受挫，在爷爷的感召下，跟随李瀚阳投身于野樱桃的种植和研发，成为新一代的治沙接班人。
在寻找野樱桃的过程中，李瀚阳承包了20万亩荒沙地，在人工培植发展野樱桃的过程中，困难重重，得到了老一辈治沙英雄刘桂英和马大爷的帮助和支持，特别是得到了同龄人刘秀清无微不至的关心和支持。刘秀清在上世纪七八十年代曾经是鼎鼎有名的女子治沙民兵连连长，现已成为某煤矿矿长和书画院院长。在李瀚阳经济陷入困境时，她多次无私相助。在市安监局局长郑向东倡导煤矿回填式开采新方法时，她又舍弃部分个人利益积极推广施行，说服煤矿股东们以环保大局为重，率先在自己煤矿施行回填式开采，实现了资源开发和环境保护双赢的目的，为其他煤矿做出了榜样，受到市领导的表彰，当年治沙时期英模的风采又回到刘秀清身上。
电视剧五月花开剧照
郑向东偶然得知刘秀清的爱人在10多年前一次矿难中被砸伤成为植物人。那时刚刚起步、负债累累的矿长刘秀清，为了减少对遇难者家属的赔偿，将错就错，把丈夫藏在亲戚家，对外却声称已经死亡。多年以来，刘秀清内心一直有深深的负罪感，事业发展越大，良心越是不安。郑向东鼓励刘秀清勇敢直面现实。在优秀企业家领奖台上，刘秀清公开真相，真诚谢罪，灵魂得以解脱，并坦然面对法院的判决。
刘秀清带头率先施行回填式开采的做法以及对李瀚阳种植野樱桃的大力支持，遭到煤矿董事长宋明的极力阻挠及设局破坏。市安监局局长郑向东严格执法、坚持原则追究宋明十年前隐瞒矿难死亡人数的做法，又使宋明怀恨在心，他处心积虑安插自己的远亲宋小强在郑向东办公室做眼线。然而善良质朴的宋小强在看清宋明的丑恶嘴脸后，毅然投身于李瀚阳麾下，成为了新一代的治沙接班人。恼羞成怒的宋明屡屡伺机污蔑陷害郑向东，但是郑向东不惧威胁，不怕打击。在罪行败露后，绝望的宋明绑架挟持了宋小强，逃亡路上与赶来的郑向东狭路相逢。搏斗中，宋小强为救郑向东挺身挡住利刃，牺牲了自己年轻的生命。法网恢恢，疏而不漏，宋明最终被绳之以法。
