Летчик-истребитель Алексей Маресьев был сбит в бою, но выжил, потеряв обе ноги. Несмотря на ампутацию, он смог совершить практически невозможное: после упорных многодневных тренировок вновь поднял в небо боевой самолет.
В воздушном бою вражеские истребители сбили машину Алексея, он оказался в глухом безлюдном лесу, где каждая ветка таит опасность, каждый шорох угрожает смертью. Надо двигаться на восток к своим, но что-то случилось с ногами: каждый шаг причиняет нестерпимую боль.
Три дня мучительного пути привели Алексея на опушку леса, хранящую следы недавнего боя. Жуткую картину представляет мертвое поле: подбитые танки, разорванные пушки, замерзшие трупы бойцов. Летчик совершенно выбился из сил, ему хочется лечь, забыться. Но раненый понимает, что стоит хоть немного расслабить волю — и ему больше не подняться. Хоть ползком, но двигаться вперед. Не умолкает гул канонады — фронт близок.
Двое ребят, Федька и Серёнька, с удивлением следят из-за кустов, как то ли зверь, то ли человек катится по снегу, издавая время от времени глухой стон. Ребята окликнули его. Трудно поверить, что это изможденное существо — советский летчик. Их убеждают в этом слезы радости Алексея, впервые за 18 дней своего тяжкого пути услышавшего родную речь. Дети рассказали ему, что немцы сожгли их деревню, и всем пришлось уйти в лес. Сейчас колхозники живут в землянках. Бережно укутав Алексея, они на санках увозят его к себе.
В землянке деда Михаилы тускло горит лучина. Неторопливо текут стариковские думы о разоренном оккупантами хозяйстве, приближающейся поре сева. Тоскует Варвара о пропавшем без вести муже-фронтовике. В полузабытье тихо стонет на нарах Алексей. Его состояние тревожит всех жителей лесной деревни. Бабка Василиса зарезала единственную курицу, чтобы подкрепить силы раненого. Слышен шум приближающегося самолета. В землянку входит Андрей, полковой друг Алексея. Это Серёнька оповестил его о раненом летчике. Алексея увозят в столичный госпиталь.
На больничной койке Алексей тревожно бредит после только что прошедшей операции. Врачи, мать, Ольга, Андрей рисуются в его воспаленном сознании. Путаные видения сопровождает неотвязная мысль: он лишился ног, им будут тяготиться близкие, напрасно ждут однополчане. Ведь летчик без ног, что птица без крыльев, жить и клевать еще может, но летать — никогда. Медсестра Клавдия пытается успокоить больного. А жизнь в палате идет своим чередом. Комиссар Воробьев рассказывает о героизме красных конников в гражданской войне. Брюзжит по обыкновению Кукушкин. Мечтает о встрече с Анютой Гвоздев, завязавший переписку со студентками-медичками. Только Алексей замкнулся, ушел в свои невеселые думы. Но и к его душе подобрал ключ комиссар. Он разыскал в журнале статью о поручике Карповиче, который, несмотря на ампутацию ступни, продолжал боевые вылеты. Задумался Алексей: он лишился обеих ног, да и современный самолет требует значительно большей ловкости и сноровки. Но ведь он советский человек! Алексей принимает решение во что бы то ни стало вернуться в строй.
Приближается весна. Выздоравливающие мечтают о скором возвращении на фронт. Перед выпиской из госпиталя Алексей решился, наконец, отправить Ольге письмо, сообщить ей о своем ранении, обо всем выстраданном и пережитом, о той внутренней борьбе, которую ему пришлось выдержать.
В санатории летчиков радостное оживление — группе отдыхающих разрешена досрочная выписка. Они отправятся защищать город на Волге, где решается судьба Родины, исход войны. И Алексей надеялся вернуться с ними на фронт, но медицинская комиссия не удовлетворила его просьбу и направила на работу в тыл.
На лесном аэродроме все ждут возвращения Алексея из боевого полета. Раненый Андрей рассказывает, как в воздушном бою Алексей выручил его. Показывается самолет. Товарищи радостно приветствуют Алексея, совершившего новый подвиг. Он вновь будет сражаться..