Действие фильма, основанного на одноименном романе советского автора Вениамина Каверина, разворачивается вокруг Тани Власенковой — ничем не примечательной сельской девочки. В провинциальном городке она знакомится с аристократической семьей Лебедевых. Глава семейства — уважаемый доктор Павел Петрович, который на протяжении своей жизни занимается изучением плесени, веря в ее лечебные свойства. После смерти Павла Татьяна получает множество научных записей Лебедева. С этого момента героиня начинает заниматься медицинскими исследованиями, чтобы в конечном итоге добиться научного прорыва — изобретения пенициллина…