Сентябрь 1942 года, Сталинград. Город разорван наступающим противником на части. Немцы непрерывно атакуют позиции полка майора Березкина. Лишь один дом держится — это отрезанный немцами Дом № 6, где держит оборону сводная рота капитана Грекова.
Москвичка Евгения Шапошникова находится в эвакуации в Куйбышеве, работает в конструкторском бюро при Наркомате обороны. Начальник бюро просит Евгению срочно оформить куйбышевскую прописку, иначе он будет вынужден ее уволить за нарушение паспортного режима. Начальник паспортного стола отказывает Евгении в выдаче прописки.
Бывший муж Евгении Шапошниковой, старший батальонный комиссар Крымов, по указанию политуправления фронта ездит по оборонительным позициям советских войск в Сталинграде с лекциями о международном положении.
В Казани в эвакуации живет и работает родственник Евгении — физик-ядерщик Виктор Павлович Штрум с женой Людмилой и дочерью Надеждой.
На короткую побывку в Казань к Штрумам приезжает пасынок Виктора Павловича — Толя. Он направляется на Сталинградский фронт. Следующим же утром жена Штрума Людмила провожает сына Толю на фронт.
Крымов добирается до расположения Сибирской стрелковой дивизии подполковника Батюка. Вечером Крымов выступает в блиндаже с лекцией для бойцов. Собравшиеся на лекцию снайперы в свою очередь рассказывают ему о своих последних достижениях.
Продолжаются мытарства Евгении Шапошниковой в Куйбышеве с пропиской. Женя в полном отчаянии. Наконец, после бесконечных часов в очередях, вопрос с регистрацией решен положительно. Женя устраивает скандал начальнику паспортного стола.
Возлюбленный Жени, полковник Новиков, командует танковым корпусом на Южном Урале. У него складываются непростые отношения с бригадным комиссаром, лицемером Гетмановым.
По прибытии в Сталинград Толя Штрум оказывается в осажденном Доме №6. «Управдом» Греков определяет Штрума в разведку к Климову. Той же ночью Толя получает свой первый разведывательный опыт.
Вернувшись из разведки, Толя Штрум знакомится с только что прибывшей в Дом №6 радисткой Катей Венгровой.
В казанской эвакуации Виктор Штрум продолжает свои опыты в филиале ядерной лаборатории. По вечерам он ходит на «посиделки» с прогрессивной частью эвакуации к своему заместителю Петру Соколову. Он никак не может справиться с возникшим чувством любви к супруге Соколова Марье Ивановне.
Танковый корпус полковника Новикова направляется к фронту. Железнодорожный состав корпуса делает остановку в Куйбышеве. Новиков находит в городе Женю Шапошникову. У них происходит откровенный разговор: Женя предупреждает Новикова, что если ее бывшего мужа посадят, она вернется к нему. Новиков предлагает Жене выйти за него замуж.
Немцы проводят атаку за атакой на Дом №6. Греков ведет остатки роты в рукопашный бой.
После боя у Грекова есть убитые и раненые. Он намерен переправить раненых в расположение полка Березкина.
В штабе армии недовольны «анархией» в Доме №6. Греков игнорирует все требования командования о предоставлении отчетов о боевых действиях.
Толя Штрум сообщает Кате, что он снова пойдет в разведку с Климовым, чтобы организовать переправку раненых. Катя обеспокоена — она боится, что Толю убьют.
Толя и Климов приходят по подземной трубе в полк Березкина. Березкин сообщает им, что есть приказ доставить разведчиков в штаб армии. Климов поспешно уходит обратно в Дом №6, а Толю ведут к командующему армией Чуйкову.
Чуйков подробно расспрашивает о «партизанщине» в Доме №6 и распоряжается о направлении Штрума в Особый отдел. По дороге к начальнику Особого отдела Толя сбегает.
В Казани Виктор Штрум делает открытие, связанное с новым взглядом на природу ядерных сил.
Толя добирается до Дома №6. Греков объясняет ему, что он дезертир, и теперь его от расстрела спасет только одно обстоятельство — что это было дезертирство на тот свет.
Новый ожесточенный бой Дома №6 с немцами. Взрыв немецкой гранаты накрывает Катю Венгрову.