В пятый класс одной из школ города Северянска приходит новый мальчик Геша Черемыш. Одноклассники и учителя в восторге, ведь новый ученик — родной брат героического лётчика Климентия Черемыша. Геша становится популярным. Первоклассники и старшеклассники заглядывают в класс, чтобы посмотреть на брата героя. Для убедительности Геша демонстрирует всем письмо от брата с подписью «Кл. Черемыш». Учителям кажется странным, что лётчик-герой отдал брата в детдом. Геша объясняет, что брат живёт в общежитии, но как только устроится, сразу заберёт его к себе.
Климентий Черемыш отличился на Дальнем Востоке. Потом был лётчиком-испытателем, получил звание Героя Советского Союза и стал одним из лучших советских лётчиков. Он брался за самые трудные и ответственные задания, летал в самые глухие районы, ставил рекорды.
Теперь одноклассники Геши вспоминают, что у них тоже есть старшие братья, замечательные люди. Геша получает письма из Москвы от брата редко. Он читает их тайком, никому не показывает и собирает все статьи про лётчика-героя из газет и журналов. Чтобы соответствовать брату, мальчику приходится хорошо учиться, не шалить и не участвовать в проделках одноклассников.
Зима в Северянске наступает рано, и с её приходом открывается каток. Геша оказывается отличным конькобежцем и хоккеистом. В школе две хоккейные команды, одна из которых — «девчачья». Капитаном мальчиков выбирают Гешу, а капитаном девочек остаётся староста класса Аня Баратова.
Климентий Черемыш совершает беспосадочный перелёт из Севастополя на Чукотку, но во время полёта неожиданно обрывается связь с отважным лётчиком. На Геше нет лица. Ученики боятся взглянуть на него, а учителя не спрашивают на уроках. И тут приходит известие, что Климентий Черемыш благополучно приземлился и установил новый рекорд.
В стране начинаются выборы в Верховный Совет СССР. От Северянского округа выдвинут Климентий Черемыш. Ребята начинают тревожиться, что другой округ перехватит героя, но лётчик соглашается баллотироваться именно в их округе. С Гешей начинает твориться что-то странное. Он становится рассеянным, избегает товарищей. Чтобы его развлечь, ребята решают устроить товарищеский матч по хоккею.
За два дня до матча приходит известие, что в город прибывает сам Климентий Черемыш. Геша становится всё более странным. В день прибытия героя, когда ребята с жителями города собираются идти на вокзал, он исчезает.
На вокзале, украшенном флагами и транспарантами, Аня Баратова произносит торжественную речь. Все удивляются, почему лётчик не спрашивает про брата. Вечером она получает записку от Геши с просьбой встретиться. Геша признаётся, что Климентий Черемыш — просто его однофамилец, а письма из Москвы он получает от родной сестры Клавдии. Восхищаясь героем, Геша фантазировал, что они братья. Чтобы выручить Гешу, Аня предлагает пойти к лётчику и всё ему рассказать.
К герою пробиться непросто: ему постоянно звонят, приходят, и Аня во время встречи успевает только пригласить лётчика на хоккейный матч.
Теперь Геша пребывает в раздумьях: прийти на матч — покрыться позором, а не прийти — подвести команду. Он решает спрятаться, чтоб посмотреть игру, а потом уехать.
Увидев, что девочки выигрывают со счётом 3:0, Геша не выдерживает и выбегает на лёд. Счёт становится уже 3:2, но тут мяч перелетает через бортик. Аня бросается за ним и, не заметив полыньи, проваливается под лёд. Пытаясь ей помочь, Геша проваливается сам. Лётчик бросается на помощь ребятам, прыгает в ледяную воду и вытаскивает их.
Климентий привозит Гешу к себе в гостиницу. Придя в себя, Геша рассказывает отважному лётчику, как он вообразил себя его братом. Пришедшим проведать его одноклассникам Геша со стыдом признаётся в обмане.
Отважный лётчик призывает ребят не судить товарища за мечту и берёт шефство над их классом.