故事發生在1948年左右。

俄國一個偏遠小鎮上的英語老師娜茲達和她并不相愛的軍官丈夫生活在一起。

娜茲達在丈夫舉辦的家宴上邂逅了前同事、物理老師多米瑞，他是退伍軍人，原來教物理，現在辭職搞發明，寄居村民家，甚至沒有糧食定量卡。

他醉心于發明一種鑄造設備，可以澆鑄更大、更長的管子；而娜茲達的丈夫擁護的是院士的方案，這一方案擬參評斯大林獎金，卻被多米瑞指為落后，因此娜茲達的丈夫仇視多米瑞，并在家宴上出言嘲弄，多米瑞憤而離去。

他孤身來到莫斯科尋求支持，但在部里組織的專家聽證會上卻因不是工程師而被嘲笑為外行、異想天開。

與會的老教授布斯科是一位謹小慎微的天才，不被當局信任。

他把多米瑞接到家里同住，并共同進行研究。

娜茲達為多米瑞吸引，賣掉了價值不菲的毛皮大衣，資助多米瑞。

她與丈夫的關系急劇惡化，只身到莫斯科與多米瑞同居。

項目一度得到部方的支持，給多米瑞安排了一個工作室及幾名助手，娜茲達也加入項目，幫助翻譯資料。

娜茲達已珠胎暗結。

她的丈夫出于一貫的成見，以及奪妻之恨，設計陷害多米瑞。

多米瑞被誣陷泄漏國家機密，入獄服刑，研究成果也付之一炬。娜茲達為多米瑞產下一子。

她拿著僅存的一本記錄了設備設計方案的筆記本，向當時曾表示支持多米瑞的某高官求助。

在高官的安排下，娜茲達帶著兒子，與多米瑞隔著監獄的鐵窗相望......