Ukraina, 1944. Stalinin joukot tunkeutuvat maahan. Emil ja Adeline Martelilla on vain kaksi lohdutonta vaihtoehtoa: jäädä odottamaan neuvostokarhua tai lähteä natsien mukaan, jotka ovat luvanneet suojella puhdasverisiä kansalaisia.
Martelit ovat yksi monista saksalaislähtöisistä perheistä, joiden esivanhemmat tulivat aikoinaan Ukrainaan viljelemään maata. Kun Neuvostoliitto hyökkää, Emil ja Adeline pakkaavat vaatimattoman omaisuutensa ja perheensä hevosvaunuihin ja lähtevät ankaralle, vastoinkäymisten täyttämälle matkalle. He haaveilevat uuden elämän aloittamisesta vuorten ja metsien ympäröimässä kauniissa vihreässä laaksossa, jossa virtaa mutkitteleva joki. He eivät tiedä, missä tämä paikka on, he tarvitsevat vain unelman, johon tarttua.
Kohti vihreää laaksoa perustuu tositapahtumiin ja kertoo Martelin perheen uskomattoman pakomatkan halki Ukrainan Stalinin ja Hitlerin hirmuhallintojen ristitulesta kohti vapautta.