СССР, 1924 год. Два друга-летчика Валерий Чкалов и Александр Анисимов — лучшие курсанты Серпуховской летной школы. Как талантливые и перспективные, они получают распределение в Ленинградскую Краснознамeнную истребительную эскадрилью. Молодым хулиганам нет равных в небе, однако их дружбу на прочность испытывает знакомство с очаровательной пианисткой Ольгой Ореховой.
Чтобы поразить любимую Олю в день еe рождения — Чкалов пролетает под Троицким мостом. Соперничество за сердце Ольги грозит Чкалову и Анисимову серьезными дисциплинарными взысканиями. Девушка наконец-то делает выбор в пользу Валеры. Однако Чкаловым недолго приходится наслаждаться тихим семейным счастьем — Валерия переводят в Брянскую авиационную эскадрилью.
После произошедшего, приговором военного трибунала Чкалов приговорен к одному году лишения свободы и уволен из Красной Армии. Однако отбывать наказание летчику приходится недолго: благодаря ходатайству своих заступников, менее чем через месяц наказание заменяют на условное. После освобождения из Брянской тюрьмы Валерий знакомится с роковой красоткой Марго.
Черная полоса Чкалова заканчивается: по высокой протекции он восстанавливается в воинском звании и направляется на работу в сверхсекретный Московский научно-исследовательский институт ВВС. Судьба снова сводит Валерия со старым другом Анисимовым. Под руководством опального авиаконструктора Поликарпова Чкалов и Анисимов приступают к испытательным полeтам.
Валерия увольняют из Института и снова исключают из рядов Красной Армии. Чкалов полностью переходит в распоряжение Поликарпова. Во время испытания истребителя И-16 возникает внештатная ситуация, однако асу Чкалову удается не допустить трагедию.
После неоправданного геройства во время показательного полета, Чкалова представляют лично Сталину. В беседе Верховный Главнокомандующий ставит жизнь испытателя выше опытного образца самолета. Валерий Павлович становится «звездой», получает новую квартиру. Но самый главный подарок преподносит Ольга — у летчика рождается дочь.
Чкалов, Байдуков и Беляков усиленно готовятся к полету по «Сталинскому маршруту» Москва — Петропавловск-Камчатский. Перелeт экипажа Чкалова из Москвы на Дальний Восток стартует 20 июля 1936 года. Все 56 часов — от начала полета до посадки на песчаной косе острова Удд в Охотском море — Ольга не находит себе места от волнения.
Обласканный властью Чкалов рвeтся в Испанию сражаться в Гражданской войне против франкистов, но Сталин не желает отпускать своего любимого лeтчика. Валерий Павлович мучается без дела, его тяготит положение придворного. Брак летчика находится на грани распада. Грандиозный перелeт через Северный полюс становится для Чкалова последним шансом вновь обрести семью и самого себя.