Действие романа происходит на Сталинградском фронте — там, где принял свой первый бой и сам Юрий Бондарев, тогда лейтенант, впоследствии знаменитый писатель и классик военной прозы. Под Сталинградом насмерть встала артиллерийская батарея, преграждая путь танковым дивизиям генерала Манштейна. Здесь и сейчас молодые артиллеристы творят историю: от итога операции зависит успех Сталинградской битвы и, может быть, даже исход войны.
Двум артиллерийским взводам под командованием командира батальона лейтенанта Дроздовского (взводами командуют сокурсники по артиллерийскому училищу — лейтенанты Кузнецов и Давлатян), переданным в качестве противотанкового усиления стрелковому полку майора Черепанова и отдельному танковому полку Хохлова (в качестве резерва), предстоит выполнить приказ командующего — закрепиться на рубеже реки Мышкова с тем, чтобы сдерживать атаку немецких танковых дивизий Манштейна, рвущихся на выручку к окруженной в районе Сталинграда армии Паулюса (57-й танковый корпус в составе четырёх дивизий, в том числе двух танковых в 400—450 немецких танков).
После боя от взвода Кузнецова осталось три человека, не считая его самого, и одно орудие. Бойцы отражают натиск танков вермахта более суток. Они попадают в окружение, остаются всего с 7 снарядами, которые удалось найти возле раздавленной танком второй пушки. Но артиллеристы смогли продержаться до того момента, когда советские войска перешли в контрнаступление и отбросили немцев.
На фоне сражения раскрываются непростые отношения между двумя лейтенантами — совершенно разными по характеру людьми. Лейтенант Дроздовский грезит подвигами, хочет стать героем. Но в итоге героем сражения суждено стать не ему, а Кузнецову.
Одновременно ведется повествование о людях, непосредственно не участвовавших в сражении, но имеющих к нему прямое отношение — командующем армией генерале Бессонове, полковом комиссаре Веснине, болеющем душой за своих подчинённых, ещё недавно бывшем командире батальона командире дивизии полковнике Дееве, начальнике контрразведки полковнике Осине. Люди из «разных миров» — кадровые военные и политработник — оказываются в одной упряжке, сближенные общей ответственностью за исход битвы.