NOVA ZEMBLA vertelt het legendarische, waargebeurde verhaal van de avontuurlijke ontdekkingsmissie van Willem Barentsz (Derek de Lint),dat destijds is opgetekend door het jonge bemanningslid Gerrit de Veer (Robert de Hoog). In het 16e eeuwse Amsterdam waarin de scheepsbemanning wordt samengesteld is Gerrit de Veer assistent van de bekende dominee Petrus Plancius (Jan Decleir) en bovendien verliefd op diens mooie dochter Catharina (Doutzen Kroes). Als grote initiator van de ontdekkingsreis besluit Plancius heimelijk om de bleue Gerrit mee te sturen op de expeditie van Barentsz en Heemskerck (Victor Reinier) om te bewijzen de liefde van zijn dochter waard te zijn. De reis wordt een voortdurende strijd. Niet alleen tegen stormen, sneeuw en ijs - maar ook moet Gerrit zich zien te handhaven te midden van "door alle wateren gewassen' ruwe zeebonken. Alleen een slimme weesjongen, Jan (Jochum van der Woude),kiest vanaf het begin zijn kant. De zee en de natuur onttrekken zich aan alle wetten. Het schip van Barentsz komt muurvast te zitten in het ijs en dreigt te worden gekraakt door gigantische ijsschotsen. De bemanning is gedwongen het houten vaartuig te verlaten. Op het barre NOVA ZEMBLA bouwen ze een hut om te overleven en de winter door te komen. De omstandigheden zijn erbarmelijk - de problemen zijn zonder tal: de levensgevaarlijke "witte beren', de snijdende vrieskou, het gebrek aan vers voedsel… maar vooral ook: de anderen. Maandenlang kleumen "op elkaars lip'… dat houdt geen mens vol zonder gek te worden. Is er een weg terug naar de bewoonde wereld? Zijn de kaarten van de dominee wel betrouwbaar? Weet Barentsz het moreel van zijn mannen op peil te houden? En zal Gerrit de liefde van zijn leven weer in zijn armen sluiten?