События книги описывают судьбу потомственного медика, профессора-гинеколога Павла Алексеевича Кукоцкого. Талантом диагноста он был обязан особому дару, «внутривидению», благодаря которому Павел Алексеевич «видел» поражённые внутренние органы пациентов. В 1942 году в небольшом сибирском городке он спас от смерти свою будущую жену Елену Георгиевну, у которой ему пришлось удалить матку. После выздоровления Павел Алексеевич увёз к себе Елену вместе с двухлетней дочерью Таней и их домработницей - бывшей монахиней Василисой Гавриловной.
Первые послевоенные годы были удачными и в профессиональном плане, и в личной жизни. Супруги вместе растили горячо любимую дочь, Павел Алексеевич лечил пациенток, занимался наукой и даже, обладая государственным умом, писал проекты по организации здравоохранения, стремясь, в том числе, добиться легализации абортов. Елена выросла в толстовской общине, на курсах чертёжников познакомилась с первым мужем (он был преподавателем) и искренне полюбила выбранную профессию. Временами ей снились странные чертёжные сны, в которых возникали невыразимые словами связи между вещами.
Первые проблемы в жизни Кукоцких появились в период, предшествовавший началу кампании против генетики. Павел Алексеевич нашёл оригинальный способ уклоняться от нежелательных мероприятий: в нужный момент он честно напивался, создав себе репутацию пьяницы.
А вскоре пришёл конец и семейному счастью. Причиной размолвки послужила смерть дворничихи, дочь которой, Тома Полосухина, училась в одном классе с Таней. В пылу спора по поводу смерти Томиной матери, умершей в результате аборта, Елена осудила Павла Алексеевича, ратующего за разрешение абортов, а он напомнил об отсутствии у неё матки. Взаимные жестокие слова создали непреодолимую пропасть между супругами. И хотя внешне жизнь семьи почти не изменилась, никогда больше не были они счастливы, хотя, в глубине души продолжали любить и уважать друг друга.
Тома осталась жить в семье Павла Алексеевича. А у Елены постепенно начала развиваться странная болезнь, проявлявшаяся в рассеянности и полном отсутствии внимания. После школы Таня, обожавшая отца, поступила на вечернее отделение биофака, а также устроилась в лабораторию по изучению развития мозга, где на удивление быстро освоила методы приготовления гистологических препаратов. А спустя несколько лет, летом 1960 года, произошло событие, навсегда отвратившее Таню от науки: она поймала себя на готовности сделать препарат из живого человеческого плода. Не дождавшись нужных слов от отца, Таня ушла с работы и начала вести богемный образ жизни. Болезнь Елены, до сих пор умело скрываемая, привела к длительной потере памяти. В этот момент ей приснился длинный сон о промежуточном мире, с персонажами из прошлого и из будущего, о глубинной сути людей и связях между ними.
Не встретив настоящей любви, Таня выходит замуж за одного из братьев Гольдбергов, сыновей единомышленника и друга Павла Алексеевича. Забеременев, она уезжает на юг, где встречает талантливого саксофониста Сергея. Оба быстро понимают, что созданы друг для друга и после окончания южных гастролей Таня уезжает в Ленинград, где и появляется на свет дочь Евгения. Некоторое время они живут счастливой жизнью, наполненной музыкой и взаимным согласием. Её счастье омрачает только непонятная болезнь матери и осознание своей ответственности за стареющих членов семьи. Вторая, желанная, беременность Тани оканчивается трагически: она погибает в одесской больнице из-за не оказанной вовремя медицинской помощи. Елена так никогда и не узнала о смерти дочери.
В эпилоге выясняется, что Елена, лишь на короткое время выходящая из состояния беспамятства, пережила своего мужа и живёт вместе с семьёй Томы. Её регулярно навещает внучка Женя.
Почти все герои романа встречаются в промежуточном мире. В том числе и те, о которых Елена не знала.