В первых главах романа действие происходит сразу после Октябрьской революции. Два молодых человека — Дмитрий Львов и Сергей Раевский стреляются на дуэли из-за красавицы Глаши. Пуля случайно задевает проходящую мимо молодую девушку Татьяну. Дмитрий отвозит раненую Татьяну в дом своего дяди. Так Татьяна знакомится с семьей Львовых. Молодая девушка влюбилась в Дмитрия и подружилась с его младшим братом Андреем и его дядей, профессором Павлом Петровичем Лебедевым. Оба занимаются микробиологией, и Татьяна тоже начинает проявлять интерес к этой науке. Она даже оставляет свою мечту стать актрисой и поступает в медицинский институт. Павел Петрович оставляет Татьяне свои научные дневники.
Проходит время, герои романа повзрослели. Татьяна и браться Львовы — врачи. Таня занимается микробиологией, усердно со студенческих лет работает в лаборатории профессора Заозерского. Андрей — вирусолог, а Дмитрий интересуется онкологией. Раевский женится на Глаше.
Во время эпидемии дифтерии Татьяну отправляют на работу в северный поселок. Там она случайно встречает Андрея Львова. Молодые врачи вместе борются с эпидемией, пока Андрей сам не заболевает дифтерией. Татьяна самоотверженно ухаживает за ним и обещает выйти за Андрея замуж.
Дмитрий Львов обвиняет Татьяну в том, что она обманом завладела записями его дяди, профессора Лебедева. Оскорбленная девушка вспоминает, что за архивом Львова давно охотится Сергей Раевский. Андрей понимает, что Таня влюблена в его старшего брата Дмитрия. Все складывается таким образом, что Татьяне приходится уехать из Ленинграда.
Таня работает врачом, но не оставляет и научную деятельность. Она изучает свойства плесени, о которой так много говорил Павел Петрович Лебедев. Татьяна смелый и принципиальный доктор. Когда в городе начинается эпидемия холеры, именно она добивается объявления карантина. К Татьяне возвращается Андрей. Они любят друг друга, в их семье рождается сын.
Прошли годы. У Тани и Андрея растет сын Павел. Таня работает в лаборатории Краснова, давнего недруга Дмитрия. Выясняется, что архив профессора Лебедева находится в руках Крамова, руководителя института, где работает Татьяна. Крамов всячески препятствует работе Татьяны по изучению плесени. Изучая плесень, Татьяна открывает лечебные свойства пенициллина, который позже, во время Великой Отечественной войны, спасет тысячи солдатских жизней.
Роман показывает нелегкий путь Татьяны. Пройдя через многие испытания, ложные обвинения она остается бескомпромиссным ученым и порядочным человеком.
Читательский дневник.