Фильм основан на романе Вениамина Каверина и рассказывает историю Татьяны Власенковой, талантливого микробиолога, ставшей автором открытия пенициллина. Долгие годы исследований, начавшихся в начале XX века в небольшом провинциальном городке Лопахине, привели к созданию этого мощного препарата. В центре сюжета — случайное знакомство Тани с доктором Лебедевым, когда она, получив легкое ранение, оказалась в его доме. Забота и внимание врача помогли ей не только выздороветь, но и открыть для себя увлекательный мир науки.

В дальнейшем жизнь Татьяны будет полна значительных событий, которые сформируют её как будущего профессора и доктора наук. Её детство, наполненное трудностями, не помешало ей обрести страсть к научным исследованиям. Постепенно она станет ключевой фигурой в области микробиологии, продолжая дело, начатое доктором Лебедевым, и внося свой вклад в развитие медицины.