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 16de 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).
Plancius besluit 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.
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. De omstandigheden zijn erbarmelijk, 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?
En zal Gerrit de liefde van zijn leven weer in zijn armen sluiten?