В основе фильма — история советского летчика Александра Мамкина, участвовавшего в операции «Звёздочка». В оккупированном Полоцке дети из местного детдома страдают от голода. Немцы планируют использовать их как доноров, но директору удается уговорить оккупантов временно отправить ребят в деревню — якобы для восстановления сил.
Партизаны, узнав о детях, разрабатывают план спасения. Им с трудом удается переправить группу к своим, но отряд оказывается в кольце. Единственная возможность — эвакуация по воздуху. Так начинается операция «Звёздочка», где Мамкин и другие летчики рискуют жизнями, чтобы спасти ребят.