Действие фильма происходит в 60-е годы ХХ столетия. Молодые ученые-ядерщики, одержимый экспериментатор Гусев и скептичный физик-теоретик Куликов, — давние друзья, влюбленные в одну девушку по имени Леля. В результате научных экспериментов Гусев получает опасную для жизни дозу радиации. Предупреждения врачей об опасности, грозящей его жизни, не останавливают ученого в поисках научной истины, возможно, последней для него.
Врач Владимир Устименко — человек долга и чести, предан делу, которому служит, и предан одной-единственной любви, которую проносит через всю жизнь: любви к Варе Степановой, взбалмошной девчонке, мечтающей стать великой актрисой, но ставшей геологом. Война жестоко вмешается в судьбы героев и ещё больше напутает в их, и без того хрупких, отношениях. После долгой и неожиданной разлуки герои впервые встретятся во фронтовом госпитале, где военврач Устименко будет оперировать неприходящую в сознание «трудную» пациентку — Варю Степанову…
Героиня фильма — ученый-микробиолог, изобретатель пенициллина. Открытию спасительного препарата предшествовали многолетние научные исследования, которые еще в начале века в маленьком провинциальном городке проводил в своей лаборатории доктор Лебедев… Соседская девчонка Таня случайно оказывается в доме доктора, где впервые прикасается к загадочному миру науки…
