Действие начинается в июле 1942 г. с отступления под Осколом. Немцы подошли к Воронежу, и от только что вырытых оборонительных укреплений полк отходит без единого выстрела, а первый батальон во главе с комбатом Ширяевым остается для прикрытия. В помощь комбату остается и главный герой повествования лейтенант Керженцев. Отлежав положенные два дня, снимается и первый батальон. По дороге они неожиданно встречают связного штаба и друга Керженцева химика Игоря Свидерского с известием о том, что полк разбит, надо менять маршрут и идти на соединение с ним, а немцы всего в десяти километрах. Они идут еще день, пока не располагаются в полуразрушенных сараях. Там и застают их немцы. Батальон занимает оборону. Много потерь. Ширяев с четырнадцатью бойцами уходит, а Керженцев с ординарцем Валерой, Игорь, Седых и связной штаба Лазаренко остаются прикрывать их. Лазаренко убивают, а остальные благополучно покидают сарай и догоняют своих. Это нетрудно, так как по дороге тянутся отступающие в беспорядке части. Они пытаются искать своих: полк, дивизию, армию, но это невозможно. Отступление. Переправа через Дон. Так они доходят до Сталинграда.
В Сталинграде они останавливаются у Марьи Кузьминичны, сестры бывшего Игоревого командира роты в запасном полку, и заживают давно забытой мирной жизнью. Разговоры с хозяйкой и ее мужем Николаем Николаевичем, чай с вареньем, прогулки с соседской девушкой Люсей, которая напоминает Юрию Керженцеву о его любимой, тоже Люсе, купание в Волге, библиотека — все это настоящая мирная жизнь. Игорь выдает себя за сапера и вместе с Керженцевым попадает в резерв, в группу особого назначения. Их работа — подготовить к взрыву промышленные объекты города. Но мирная жизнь неожиданно прерывается воздушной тревогой и двухчасовой бомбежкой — немец начал наступление на Сталинград.
Саперов отправляют на тракторный завод под Сталинград. Там идет долгая, кропотливая подготовка завода к взрыву. По нескольку раз в день приходится чинить цепь, порванную при очередном обстреле. В промежутках между дежурствами Игорь ведет споры с Георгием Акимовичем, инженером-электриком ТЭЦ. Георгий Акимович возмущен неумением русских воевать: «Немцы от самого Берлина до Сталинграда на автомашинах доехали, а мы вот в пиджаках и спецовках в окопах лежим с трехлинейкой образца девяносто первого года». Георгий Акимович считает, что спасти русских может только чудо. Керженцев вспоминает недавний разговор солдат о своей земле, «жирной, как масло, о хлебах, с головой закрывающих тебя». Он не знает, как это назвать. Толстой называл это «скрытой теплотой патриотизма». «Возможно, это и есть то чудо, которого так ждет Георгий Акимович, чудо более сильное, чем немецкая организованность и танки с черными крестами».
Город бомбят уже десять дней, наверное, от него уже ничего не осталось, а приказа о взрыве все нет. Так и не дождавшись приказа о взрыве, саперы резервного отправляются на новое назначение — в штаб фронта, в инженерный отдел, на ту сторону Волги. В штабе они получают назначения, и Керженцеву приходится расстаться с Игорем. Его направляют в 184-ю дивизию. Он встречает свой первый батальон и переправляется с ним на тот берег. Берег весь охвачен пламенем.
Батальон сразу же ввязывается в бой. Комбат гибнет, и Керженцев принимает командование батальоном. В его распоряжении четвертая и пятая роты и взвод пеших разведчиков под командованием старшины Чумака. Его позиции — завод «Метиз». Здесь они задерживаются надолго. День начинается с утренней канонады. Потом «сабантуй» или атака. Проходит сентябрь, начинается октябрь.
Батальон перебрасывают на более простреливаемые позиции между «Метизом» и концом оврага на Мамаевом. Командир полка майор Бородин привлекает Керженцева для саперных работ и строительства землянки в помощь своему саперу лейтенанту Лисагору. В батальоне всего тридцать шесть человек вместо положенных четырехсот, и участок, небольшой для нор
Сопку взяли, и это оказалось не очень сложно: двенадцать из четырнадцати бойцов остались живы. Они сидят в немецком блиндаже с комроты Карнауховым и командиром разведчиков Чумаком, недавним противником Керженцева, и обсуждают бой. Но тут оказывается, что они отрезаны от батальона. Они занимают круговую оборону. Неожиданно в блиндаже появляется ординарец Керженцева Валера, остававшийся на КП, так как за три дня до атаки он подвернул ногу. Он приносит тушенку и записку от старшего адъютанта Харламова: атака должна быть в 4.00.
Атака не удается. Все больше людей умирает — от ран и прямого попадания. Надежды выжить нет, но свои все-таки прорываются к ним. На Керженцева налетает Ширяев, который получил назначение комбата вместо Керженцева. Керженцев сдает батальон и перебирается к Лисагору. Первое время они бездельничают, ходят в гости к Чумаку, Ширяеву, Карнаухову. Впервые за полтора месяца знакомства Керженцев разговаривает о жизни с комроты его бывшего батальона Фарбером. Это тип интеллигента на войне, интеллигента, который не очень хорошо умеет командовать доверенной ему ротой, но чувствует свою ответственность за все, что он не научился делать вовремя.
Девятнадцатого ноября у Керженцева именины. Намечается праздник, но срывается из-за общего наступления по всему фронту. Подготовив КП майору Бородину, Керженцев отпускает саперов с Лисагором на берег, а сам по приказу майора идет в свой бывший батальон. Ширяев придумал, как взять ходы сообщения, и майор согласен с военной хитростью, которая сбережет людей. Но начштаба капитан Абросимов настаивает на атаке «в лоб». Он является на КП Ширяева следом за Керженцевым и отправляет батальон в атаку, не слушая доводов.
Керженцев идет в атаку вместе с солдатами. Они сразу попадают под пули и залегают в воронках. После девяти часов, проведенных в воронке, Керженцеву удается добраться до своих. Батальон потерял двадцать шесть человек, почти половину. Погиб Карнаухов. Раненный, попадает в медсанбат Ширяев. Командование батальоном принимает Фарбер. Он единственный из командиров не принимал участия в атаке. Абросимов оставил его при себе.
На следующий день состоялся суд над Абросимовым. Майор Бородин говорит на суде, что доверял своему начальнику штаба, но тот обманул командира полка, «он превысил власть, а люди погибли». Потом говорят еще несколько человек. Абросимов считает, что был прав, только массированной атакой можно было взять баки. «Комбаты берегут людей, поэтому не любят атак. Баки можно было только атакой взять. И он не виноват, что люди недобросовестно к этому отнеслись, струсили». И тогда поднимается Фарбер. Он не умеет говорить, но он знает, что не струсили те, кто погиб в этой атаке. «Храбрость не в том, чтоб с голой грудью на пулемет идти»... Приказ был «не атаковать, а овладеть». Придуманный Ширяевым прием сберег бы людей, а сейчас их нет...
Абросимова разжаловали в штрафной батальон, и он уходит, ни с кем не прощаясь. А за Фарбера Керженцев теперь спокоен. Ночью приходят долгожданные танки. Керженцев пытается наверстать упущенные именины, но опять наступление. Прибегает вырвавшийся из медсанбата Ширяев, теперь начштаба, начинается бой. В этом бою Керженцева ранят, и он попадает в медсанбат. Из медсанбата он возвращается под Сталинград, «домой», встречает Седых, узнает, что Игорь жив, собирается к нему вечером и опять не успевает: их перебрасывают для боев с Северной группировкой. Идет наступление.