Боевая Группа социалистической революционной партии совершает «казнь» генерала-адъютанта Храпова, виновного в самоубийстве политзаключённой Полины Иванцовой. Эраст Фандорин, отвечавший за безопасность Храпова в Москве (до которой Храпов, правда, не успел доехать), начинает расследование обстоятельств убийства, в надежде выйти на Боевую Группу. Только так он может спасти своего покровителя (генерал-губернатора Москвы князя Долгорукого) от позорной отставки. Следствие осложняется прибытием «звезды петербургского сыска» — князя Пожарского. Статскому советнику Фандорину нужно во что бы то ни стало опередить Пожарского, за которым стоят недоброжелатели Долгорукого. Эраст Фандорин окунается в жизнь революционного подполья и политического сыска: герои, сочувствующие, шпионы, провокаторы, предатели, правда официальная и правда революционная — Россия предстает перед статским советником в новом свете. Роман с революционно настроенной дочерью банкира Эсфирь Литвиновой только усугубляет его сомнения.
В ходе следствия Фандорин обнаруживает связь между князем Пожарским и Боевой Группой, которая, сама того не зная, действует по его наводке. Предать гласности это обстоятельство не представляется возможным по политическим соображениям, кроме того у Пожарского очень влиятельные покровители. Фандорин выходит и на Боевую Группу, однако не может их задержать, так как они заняты приготовлением взрывчатки (гремучего студня), и любая искра от пистолета может вызвать взрыв. Когда Пожарский отправляется на задержание Боевой Группы, Фандорин не предупреждает его о готовящейся там засаде. («Злом зло искореняя…») По окончании следствия разочаровавшийся в государственной службе Фандорин уходит в отставку.
Центральным персонажем параллельной сюжетной линии является Грин (Григорий Гринберг) — лидер Боевой Группы. После казни генерала Храпова он со своими товарищами скрывается в Москве, покинуть которую у них нет возможности из-за жандармских проверок на дорогах. Узнав о прибытии в Москву генерала Пожарского (также приговорённого партией к смерти), Боевая Группа начинает на него охоту. Московская подпольщица, известная под именем Игла, помогает Боевой Группе скрываться и поддерживает их связь с партией. Внезапно из Петербурга приходит известие об аресте партийной кассы (Пожарским же), нужно срочно добыть деньги — они нужны для освобождения из тюрьмы товарищей, ожидающих казни, и финансирования европейской типографии, где издается революционная газета. Боевая Группа, несмотря на своё опасное положение, берётся раздобыть деньги (для Грина это своего рода дело чести — он считает себя виновным, так как упустил Пожарского раньше). Через хозяйку публичного дома Жюли (сочувствующую революционерам) в Москву вызывают грабителя по кличке Козырь: за долю в добыче он готов помочь Боевой Группе достать деньги. Ограбление удаётся, но жандармы идут за Грином и его товарищами по пятам, и лишь записки от неизвестного доброжелателя, подписывающегося ТГ, позволяют им в самый последний момент ускользать. Однако Боевая Группа не отказывается от намерения казнить князя Пожарского.
По наводке ТГ Грин и его товарищи устраивают очередное покушение на Пожарского в городском парке, где и попадают в засаду, из которой уйти живыми удается только Грину и Игле. Поняв, что ТГ — предатель, Грин решает найти его и отомстить за смерть товарищей. Выяснив, что ТГ — это и есть князь Пожарский, а его шпионом в Боевой Группе была Жюли, Грин заманивает Пожарского в засаду. Но тот, заподозрив неладное, приводит с собой жандармов и прячет в рукаве пистолет, из которого смертельно ранит Грина. Поняв, что Грин умирает, а дом окружён, Игла взрывает приготовленный накануне гремучий студень. Во взрыве погибают Пожарский, Жюли, жандармы, Грин и она сама.