Рабочий поселок в Сибири. Первый послевоенный год. Учительница Надежда Сергеевна Дроздова, Надя, высокая, молодая, красивая женщина с постоянной грустью в серых глазах, слышит от мужа о некоем полусумасшедшем Лопаткине. Этот чудак, видите ли, изобрел машину для отливки чугунных труб и пытается внедрить ее в производство, не понимая, что время гениев-одиночек прошло. Мужа Надя слушает с доверием, — Леонид Иванович Дроздов является директором комбината, он гораздо старше и опытнее жены. Но вскоре, проведывая свою ученицу, Надя оказывается в доме-землянке простого рабочего Петра Сьянова и здесь неожиданно встречает Дмитрия Алексеевича Лопаткина, высокого, худощавого человека с военной выправкой и серыми глазами страдальца. Он живет в крохотной комнатке без окон, проводя дни и ночи у чертежной доски. Лопаткин рассказывает ей, как родилась у него, выпускника физико-математического факультета, бывшего фронтовика, потом — учителя, идея машины. И машина удалась. Проект одобрили в Москве и пригласили Лопаткина для разработки. уволившись с работы, он приехал в столицу, но через два месяца услышал от министерских чиновников: на разработку денег нет. Но Лопаткин знает, что это неправда, — проект его зарубил московский профессор Авдиев, который пытается внедрить собственную машину. Лопаткин не пал духом, он продолжает работу и борьбу — пишет в разные инстанции жалобы... Надя понимает, что перед ней не сумасшедший, а настоящий герой.

Вскоре усилия Лопаткина приносят плоды — после вторичного рассмотрения вопроса в министерстве принято положительное решение. И Лопаткин едет в областной город, где в конструкторском бюро будет дорабатываться его проект. В это же время Дроздов, получив пост в министерстве, переезжает с женой в Москву.

В конструкторском бюро Лопаткин сотрудничает с инженерами-конструкторами Урюпиным и Максютенко, но вскоре обнаруживает, что конструкторы пытаются спроектировать собственную машину, воспользовавшись его идеями. Лопаткин разбивает их планы. Перед отъездом в Москву он получает письмо от Нади, из которого узнает, что на заводе начали изготавливать модель Авдиева. Лопаткин понимает, что борьба предстоит нелегкая. И действительно, на заседании технического совета в центральном институте «Гипролито» его проект с треском проваливают приспешники Авдиева — Фундатор и Тепикин. Лопаткин привычной рукой пишет жалобу в министерство. Бесполезно. Жалоба попадает к его врагам: Дроздову и заместителю министра Шутикову. И снова Лопаткин начинает свою борьбу — пишет письма и жалобы. Случайно Лопаткин знакомится с седым изнуренным стариком — гениальным, но таким же непризнанным и гонимым изобретателем профессором Бусько. Бусько предлагает кров и помощь. Два изобретателя начинают вести аскетичную жизнь героев-одиночек. Встают строго по режиму, завтракают чаем с черным хлебом и принимаются за работу, ровно в двенадцать Лопаткин выходит из дома и проходит свой ежедневный восьмикилометровый маршрут, размышляя и дыша свежим воздухом; ровно в три он уже дома, и его ждет их совместный обед — чугунок вареной картошки и соленый огурец. Иногда в дверь раздается звонок, и соседи по коммунальной квартире передают пакет из какой-нибудь высокой инстанции с очередным отказом. Небрежно глянув на бумагу, изобретатели продолжают свой труд. Деньги зарабатывают разгрузкой вагонов и тратят их предельно экономно. Но однажды почтальон вручил им пакет с плотной пачкой сторублевок и запиской без подписи: «Деньги ваши, используйте на свое усмотрение». Теперь, когда таинственный доброжелатель дал им возможность работать, не отвлекаясь на быт, Лопаткин услышал внутренний голос, напомнивший ему, что нужно жить.

Он начал ходить в театр и консерваторию. Музыка Шопена, а потом Баха помогла ему сформулировать важные жизненные установки: человек не рожден для жирной пищи и благополучия, это радость червей. Человек должен быть кометой и светить. «Вот моя разгадка!» Однажды в консерватории Лопаткин увидел молодую, красивую, полненькую девушку с замшевой родинкой и узнал в ней Надю. Взгляды их столкнулись, и Дмитрий Алексеевич почувствовал приятное удушье. Из разговора с Надей он узнал, что с мужем у нее нет ничего общего, героизм Лопаткина вызывает у нее восхищение, дарителем денег была она и готова помогать дальше. Для нее нашлось постоянное дело — писать на машинке и рассылать сразу в несколько инстанций заявления и жалобы изобретателей... И вот, наконец, многомесячный труд закончен — новый вариант машины готов, и Лопаткин решает, что пора снова появиться на поверхности. Знакомая секретарша устраивает ему встречу с министром. А тот, выслушав Лопаткина, распорядился направить проект на отзыв научному врагу Авдиева. На новом заседании технического совета проект Лопаткина прошел на «ура». Закипела работа по подготовке к внедрению. И именно в этот момент с завода привезли трубы, отлитые машиной Авдиева. Работа останавливается. Но на помощь приходит давний доброжелатель Лопаткина кандидат наук и директор завода Галицкий. Лопаткина приглашают для разговора в некий институт, директор которого в генеральской форме предлагает работу над секретным заказом. Лопаткин может использовать свое новое, сделанное в соавторстве с Надей изобретение. Работать он продолжает в «Гипролите», но в закрытой лаборатории. И снова, на завершающем этапе работ, появляются зловещие фигуры Авдиева и Урюпина. Пишется донос, в котором Лопаткин обвиняется в преступной халатности: допустил к секретной документации постороннего — Дроздову. Лопаткина судят, приговор: восемь лет заключения. Бумаги лаборатории решено уничтожить. Но честный инженер Антонович спасает часть документов. Благодаря этим документам дело пересматривают и Лопаткина досрочно, через полтора года, освобождают. Лопаткин снова в Москве и узнает, что по просьбе Галицкого инженеры, работавшие под руководством Лопаткина, воссоздали уничтоженные чертежи и машина уже построена, она успешно дает продукцию. Авдиев, Шутиков, Урюпин и прочие, упоенные своей победой, еще ничего не знают. У них другие заботы: обнаружились серьезные недостатки изготовленной под руководством Авдиева машины, она перерасходует металл. И перерасход этот принес стране солидный ущерб. Урюпин предлагает Шутикову ходатайствовать об изменении стандартов расхода металла, то есть узаконить брак. В тот момент стало известно о существовании экономичной машины Лопаткина. У обиженного изобретателя появилась возможность не только доказать свою правоту, но и обвинить Шутикова, Дроздова и прочих в сознательном вредительстве. Дроздов и компания решают перехватить инициативу. Появляется приказ по министерству, в котором вина за случившееся возложена на Урюпина и Максютенко, которые даже пытались через изменение стандартов скрыть брак и преступную убыточность своей машины. К ответственности также привлекаются Фундатор и Тепикин. Победа Лопаткина полная. Министр предоставляет ему возможность работать в «Гипролите» и гарантирует поддержку.

На торжественном банкете в институте Лопаткин встречает своих до конца не поверженных врагов, Авдиева, Шутикова, Фундатора, Тепикина, и слышит от них предложение выпить мировую. «Нет, — с боевым задором отвечает он. — Мы еще с вами драться будем!» Лопаткин и Надя вышли на балкон, занесенный снегом. «О чем ты думаешь? — спросила Надя. «О многом», — ответил Дмитрий Алексеевич, внутренним взором видя в темноте бесконечную дорогу, которая манила своими таинственными изгибами и суровой ответственностью. «Если я скажу тебе: «Пойдем дальше...»?»

Надя не ответила. Только приблизилась...