В романе рассказывается о жизни Александра (Сани) Григорьева из провинциального города Энска, который с честью проходит через испытания беспризорности, взросления и войны, чтобы в конце концов завоевать сердце любимой девушки и разгадать загадку, с которой оказывается тесно связана их судьба.
В детстве, на Саню производят большое впечатление письма участников полярной экспедиции, которые по воле случая попадают к его соседке, читающей эти письма детям вместо книг. После несправедливого ареста отца и смерти матери Саню собираются отдать в сиротский приют. С другом Петькой они бегут из дома, желая добраться до Туркестана. Преодолевать трудности пути им взаимная клятва, заканчивающаяся словами «бороться и искать, найти и не сдаваться», которые становятся лейтмотивом романа. В Москве мальчики теряют друг друга, и Саня попадает сначала в распределитель для беспризорников, а потом в школу-коммуну.
Однажды Саня донести покупки с рынка старушке Нине Капитоновне, которая оказывается родом из Энска. С ней он попадает в квартиру директора школы Николая Антоновича Татаринова, где живут также дочь и внучка Нины Капитоновны: Мария Васильевна и Катя Татариновы. Николаю Антоновичу Катя приходится двоюродной племянницей. Саня становится частым гостем в квартире Татариновых.
Отец Кати, капитан Иван Львович Татаринов, в 1912 году возглавил полярную экспедицию по Северному морскому пути, которая пропала без вести. Факты из жизни семейства Татариновых и детские воспоминания Сани приводят его к убеждению, что Николай Антонович, влюблённый в Марию Васильевну, по гибели своего двоюродного брата. Мария Васильевна, поверив Сане, заканчивает жизнь самоубийством. Саню обвиняют в клевете и изгоняют из дома Татариновых. Тогда он даёт клятву найти пропавшую экспедицию и доказать свою правоту. Саня становится лётчиком и по крупицам собирает информацию об экспедиции капитана Татаринова. Эти поиски переплетаются с развитием его отношений с Катей и жизненными перипетиями родных, друзей и знакомых Сани.
Во время Великой Отечественной войны капитан ВВС Александр Григорьев совершает вынужденную посадку на арктическом побережье. Обнаружив, что координаты места посадки совпадают с предполагаемой точкой высадки пропавшей экспедиции на материк, он находит засыпанную снегом палатку, а в ней останки капитана Татаринова и сумку с его бумагами и фотоплёнками. Эти находки позволяют ему пролить окончательный свет на открытия и обстоятельства гибели экспедиции…
