1877 год. Идёт русско-турецкая война. Молодая девушка Варвара Суворова, придерживающаяся передовых взглядов, тайно отправляется из Петербурга к жениху в зону боевых действий. Однако на последнем участке пути её обворовывает проводник. Варвара остаётся одна без денег в сомнительной придорожной корчме. На помощь ей приходит Эраст Фандорин, который пробирается из Видина. Он рассказывает, что был в турецком плену, но выиграл у местного паши свободу, после того как узнал, что на Плевну выступил корпус Османа-паши. Фандорин выигрывает в кости осла для Вари и герои отправляются в дорогу. В дороге спутники едва не становятся жертвой отряда башибузуков, но их спасает казачий разъезд под командованием генерала Соболева. Казаки также спасают пленного русского офицера Еремея Перепёлкина, и доставляют героев в расположение русских войск.
Находившийся при армии начальник Третьего отделения генерал Мизинов сообщает Фандорину, что резидент турецкой разведки Анвар-эфенди отправился к театру военных действий и, возможно, уже проник в лагерь русских для подготовки некой секретной операции. Он зачитывает письмо своего друга посла России в Турции Гнатьева о перипетиях смены власти в Турции, в которых Анвар и его покровитель Мидхат-паша сыграли немалую роль. Фандорин получает задание найти и разоблачить Анвара. По просьбе Мизинова Ставка немедленно отдаёт приказ Криденеру занять Плевну и укрепиться в ней.
Варин жених, шифровальщик Пётр Яблоков, спешит встречать Варю и оставляет свой пост. Британский корреспондент Маклафлин объявляет, что Криденер занял Никополь. Подоспевшие жандармы арестовывают Яблокова, поскольку в переданной им депеше содержался приказ взять Никополь, вместо Плевны, в которую к тому времени вошли передовые части корпуса Османа-паши. Варя Суворова, ставшая случайной свидетельницей разговора Фандорина с шефом жандармов, оказывается поставлена перед выбором: удаление с театра военных действий и временная изоляция для неразглашения секретнейших сведений, которые оказались ей известны, или роль помощницы, ассистента и связника Фандорина. Чтобы иметь возможность помочь своему жениху, она соглашается помогать Эрасту Петровичу.
Попытка взять город наскоком проваливается как и несколько последующих штурмов. Герои отправляются в Букарешт, где Варя пытается разоблачить румынского полковника Лукана, который по подозрениям продал план штурма туркам. Возникает ссора, разгорячённый Лукан вызывает на дуэль на саблях графа Зурова и французского корреспондента д’Эвре, но погибает от руки последнего.
В ходе генерального штурма отряд Соболева неожиданно врывается в Плевну. Однако все его курьеры погибают от рук башибузуков. Прорвавшийся граф Зуров тоже не доезжает до Ставки, Соболев так и не получает подкрепления и Осман-паша выбивает его из города. Жандармы находят тела Зурова и Казанзаки, Мизинов считает, что Казанзаки сотрудничал с турками, став жертвой компромата.
Русское командование решает взять турок измором. Фандорин и Суворова случайно встречают Маклафлина, который спешит к генералу Ганецкому с известием, что Осман-паша собирается сдаться. Фандорин понимает, что турки скорее всего пойдут на прорыв, герои успевают предупредить Соболева, который вовремя наносит удар в спину наступающему Осману. Маклафлин исчезает. Мизинов отправляет Фандорина в Лондон, чтобы вбить клин между Турцией и Англией представив доказательства шпионской деятельности Маклафлина.
Соболев решается на дерзкую авантюру, его отряд захватывает поезд турецкой делегации и занимает городок Сан-Стефано. Соболев решает идти на Стамбул. К нему неожиданно прибывают жандармы во главе с Фандориным, который разоблачает Анвара-эфенди. Однако последний захватывает в заложники Варю и укрывается с ней в бронированном хранилище банка. Анвар рассказывает о своём плане уничтожить Россию, которая по его мнению препятствует прогрессу человеческой цивилизации. Для этого он предложил России жертву — свою родину, Турцию. Приняв эту гамбитную жертву, Россия проиграет войну, в которую на стороне Турции вступят ведущие державы. Отряд Соболева, вступивший в Стамбул, обстреляет английская эскадра, элитный полк султанской гвардии нанесёт удар с тыла. Соболев попадёт в плен, после чего начнётся второй виток войны. Даже если война закончится, сейчас Анвар добился своего. Россия потеряла время и в итоге её разъест коррупция и безденежье.
План Анвара проваливается. Узнав, что соболевский отряд разбил подоспевших турецких гвардейцев Анвар отпускает Варю и кончает с собой. Варя и Яблоков уезжают в Россию, Фандорин с досады выпрашивает дипломатическую должность в Японии и уезжает туда.