В основе фильма — реальная история лётчика Александра Мамкина, героически участвовавшего в операции «Звёздочка». В оккупированном Полоцке дети из местного детдома оказались на грани голодной смерти. Фашисты планировали использовать их как доноров для своих раненых, но директору хитростью удалось вывезти ребят в деревню — якобы для того, чтобы те окрепли.
Партизаны, узнав о малышах, разработали дерзкий план спасения. Через множество опасностей им удалось переправить детей к своим. Однако отряд оказался в кольце врага — оставался лишь воздушный путь. Так началась легендарная операция «Звёздочка», где каждый вылет мог стать последним.