Натка Шегалова мечтает стать капитаном парохода или летчицей, но ее посылают в пионерский лагерь «Артек» пионервожатой. Девушка не любит эту работу и ей кажется, что она находится не на своем месте. По дороге в лагерь она встречается со своим дядей, полковником Шегаловым, героем гражданской войны. Полковник успокаивает Натку, говоря, что ей нужно подучиться, подтянуться, не робеть и выйдет все как надо.
В поезде она знакомится с мужчиной, который едет с шестилетним сыном Алькой. Алька держит прошлогодний журнал, в котором фотография комсомолки Марицы Маргулис. Женщина бежала с каторги, была схвачена и убита в кишиневской тюрьме.
В лагерь прибывают ребята со всей страны. Между Владиком и Толькой завязывается дружба. Владик гордится своей сестрой-коммунисткой, которая отбывает наказание в польской тюрьме и мальчики мечтают так сделать, чтоб она смогла оттуда убежать. Обследуя местность возле лагеря, они обнаруживают развалины старой крепости. В ней юные искатели приключений находят отверстие, которое они решают исследовать в будущем.
Тем временем на водопроводе случается авария и чтобы ее устранить приезжает инженер Ганин. Им оказывается попутчик Натки по поезду. Его сына Альку временно устраивают к ней в комнату. Чтобы ускорить работу, для взрыва нужен динамит и Ганин, найдя в санатории, который находится рядом, своего старого друга из ЦИК Гитаевича, подключает его к делу, чтоб тот сделал запрос в Москву.
Владик с Толькой, воспользовавшись тем, что весь лагерь готовится к большому пионерскому костру, решают исследовать отверстие в крепости. Не найдя там ничего интересного, они выходят из крепости и видят незнакомца, который не заметив мальчиков, заходит туда. Также они встречают Ганина, который просит передать записку начальнику лагеря.
Алька очень привязывается к Натке, но на ее вопрос о матери он молчит. Однажды Алька рассказывает Натке сказку, которую она потом рассказывает октябрятам.
Сказка про Мальчиша-Кибальчиша
Отгремела по все стране война, прогнала Красная Армия проклятых буржуинов. Жил да был Мальчиш, по прозванию Кибальчиш с отцом и старшим братом. Отец с братом работают, а Мальчиш то им помогает, то с другими мальчишами играет.
Но однажды пришла беда. Снова напали проклятые буржуины. Отец взял винтовку и ушел на войну. Вскоре ушел и старший брат. Но наступают проклятые буржуины. Собрал тогда Мальчиш своих друзей мальчишей-малышей и пришли мальчиши на подмогу Красной Армии. Только один Мальчиш-Плохиш пошел служить буржуинам. Никому ничего он не сказал, а пошел вместе со всеми, но в тоже время думал, как буржуинам помочь.
А в это время спрашивает Главный Буржуин у своих буржуинов почему они не добились победы. Буржуины отвечают, что победа была близка, они разбили отцов и старших братьев, но вот пришел им на помощь Мальчиш-Кибальчиш с друзьями и с ними не могут буржуины справится. Разозлился Главный Буржуин и закричал грозным голосом, чтоб без победы не возвращались к нему. А Плохиш тем временем дрова нарубил, сена натащил и зажег все ящики с патронами да снарядами. Обрадовались буржуины и дали ему за это бочку варенья да корзину печенья.
Из-за дыма и огня налетели буржуины и заковали Мальчиша-Кибальчиша в тяжелые цепи и спрашивают у него Военную Тайну. Почему бились с Красной Армией Сорок Царей и Сорок Королей, а Красная Армия их победила? Но рассмеялся им в лицо Мальчиш и сказал, что могучий секрет у Красной Армии и когда не напали бы буржуины не будет им победы. Не откроет им Мальчиш тайны, а самим им проклятым век не догадаться. И так улыбнулся Мальчиш, что страшно стало буржуинам, почувствовали они как дрогнула под ними земля.
Удивился Главный Буржуин: да что же это за страна такая, что такие малыши знают Военную Тайну и так крепко держат свое слово?
И погиб Мальчиш-Кибальчиш. А Главный Буржуин бежал в страхе, громко проклиная эту страну.
Похоронили Мальчиша-Кибальчиша на бугре и поставили на его могиле большой красный флаг.
Плывут пароходы — привет Мальчишу!
Пролетают лётчики — привет Мальчишу!
Пробегают паровозы — привет Мальчишу!
А пройдут пионеры — салют Мальчишу!
На участке, где проводятся восстановительные работы происходит кража. Помимо денег и оружия пропали документы и ведомости на инженерные работы. Также недавно исчезли лопаты и рабочие вырыли землю не там где нужно. Ганин замечает на участке подозрительного пьяного мужчину.
В лагере полным ходом идет подготовка к большому костру. Среди прибывших шефов из санатория ЦИК, Натка встречает старого знакомого Гитаевича, с которым ее познакомил дядя. Поздоровавшись с ним, Натка представляет Гитаевичу Альку. Так как сам инженер Ганин еще не пришел, Алька убегает его искать. Пользуясь отсутствием мальчика, Натка узнает, что матерью Альки была отважная комсомолка Марица Маргулис.
Тем временем Ганин работает на участке. Ему не нравится один из бригадиров Шалимов и Ганин подозревает его в махинациях. Возвращаясь в лагерь, Ганин слышит выстрел. Владик и Толька тоже опаздывают на костер. Наконец они приходят. Толька весь в ушибах и с вывихом руки, а Владик наотрез отказывается сказать, что случилось. Натка стыдит мальчиков перед всем лагерем.
Заступившись за товарища по лагерю, Владик вступает в драку с незнакомым мальчишкой. Окровавленную рубашку он в присутствии Альки стирает в море. Это видит Натка и думая, что Владик купался без разрешения, а это строжайше запрещено так как однажды утонул один пионер, и грозит ему наказанием. Алька рассказывает отцу правду и Ганин заступается за Владика перед начальником лагеря.
Ганина срочно вызывают в Москву. Натке жалко расставаться с Алькой, который привязался к девушке и рассказывает ей их с папой военную тайну: он свою маму все-таки видел один раз целую неделю, когда она сбежала из тюрьмы.
В лагерном тире Ганин встречает Владика. Там Ганина находит старший десятник Дягилев с просьбой подписать документы. Владик рассказывает Ганину, что Дягилев прячет в крепости оружие. Они с Толькой его нашли и нечаянно выстрелили. Этот выстрел и слышал Ганин, когда возвращался в лагерь, а мальчики бросились бежать и упали. Дягилева арестовывают.
Ганин с Алькой идут в лагерь. Алька убегает принести отцу забытые им на полянке папиросы. Ганина останавливает брат Дягилева, который оказывается тем пьяным, находящимся все время на восстановительных работах. Мстя за брата, пьяный бросает в Ганина камнями. Один камень попадает в подошедшего Альку и мальчик падает замертво.
Весь лагерь пришел хоронить мальчика на скале над морем.
Ганин с Наткой возвращаются в Москву. На вокзале их встречает полковник Шегалов. Оттуда Ганин по заданию едет на Дальний Восток, оставляя Натке на память фотографию, на которой сняты Алька и Марица Маргулис. Натка теперь понимает, что она находится на своем месте, воспитывать Ганину достойную смену.