В основе романа лежат мемуары пятидесятилетнего дворянина Петра Андреевича Гринева, написанные им во времена царствования императора Александра и посвящённые «пугачёвщине», в которой семнадцатилетний офицер Петр Гринев по «странному сцеплению обстоятельств» принял невольное участие.Петр Андреевич с лёгкой иронией вспоминает своё детство, детство дворянского недоросля. Его отец Андрей Петрович Гринев в молодости «служил при графе Минихе и вышел в отставку премьер-майором в 17... году. С тех пор жил в своей симбирской деревне, где и женился на девице Авдотье Васильевне Ю., дочери бедного тамошнего дворянина». В семье Гриневых было девять человек детей, но все братья и сестры Петруши «умерли во младенчестве». «Матушка была ещё мною брюхата, — вспоминает Гринев, — как я уже был записан в Семёновский полк сержантом».
Начался крестьянский бунт. Бунтовщики захватили гарнизон, убили капитана и хотели повесить Гринёва, но его узнал главарь бунтовщиков — как-то зимой он остался без тёплой одежды, и Гринёв подарил ему заячий тулуп.
Гринёву пришлось оставить любимую и уехать. Вскоре он получил от неё письмо. Сослуживец, перешедший на сторону бунтовщиков, принуждал её к браку, и она просила о .
Гринёв отправился в гарнизон, но попал к бунтовщикам. Главарю понравилась его смелость, и он капитанскую дочку. Гринёв отвёз девушку к родителям, а сам отправился воевать с бунтовщиками.
Когда бунт был подавлен, арестованный сослуживец-предатель обвинил Гринёва в пособничестве бунтовщикам, и того приговорили к ссылке в Сибирь.
Капитанская дочка отправилась в Петербург, встретилась с императрицей и просила помиловать Гринёва. Гринёва помиловали, и влюблённые поженились.