В основе фильма — история советского пилота Александра Мамкина, участвовавшего в операции «Звёздочка». В оккупированном Полоцке дети из местного детдома страдают от голода. Фашисты планируют использовать их как доноров, но директор находит способ отправить ребят в деревню — якобы для восстановления сил.
Партизаны, узнав о детях, разрабатывают план спасения. Им удаётся вывезти малышей, но теперь нужно переправить их за линию фронта. Враг окружил отряд, и единственный шанс — воздушная эвакуация. Так начинается операция «Звёздочка», где Мамкин и другие лётчики рискуют жизнью, чтобы спасти ребят.