Идет 1942 год. Войскам Советской Армии удалось отбросить врага и отстоять Москву. Несмотря на ежедневные выматывающие бои и большие потери в живой силе и технике, войска переходят в наступление. В период перегруппировки 15-я танковая бригада ожидает дальнейших приказов. Тактическими приемами и боевыми маневрами удерживает свои позиции отвоеванные у фашистских захватчиков.
Экипаж советского танка ведет бой с противником и благодаря самоотверженным действиям капитана Семена Коновалова, одерживает победу. Возвращаясь в свою часть экипаж попадает в засаду и их танк расстреливают прямой наводкой. Коновалов выживает и с тяжелыми ранениями попадает в полевой госпиталь. Оправившись от ран, он возвращается на фронт, куда совсем недавно приехал инженер-технолог Павла Чумак, о которой на фронте уже ходили легенды. По слухам она ставила «диагнозы» танкам даже не заводя мотор.
Майор Владимир Кротов пытается убедить полковника отдать Коновалова под трибунал за то, что тот потерял целый взвод. Однако полковник защищает Семена и не позволяет майору это сделать. Владимир знакомится с Павлой и пытается ее очаровать, но у женщины много работы и она никак не реагирует. Коновалов становится командиром танка КВ-8. Его экипаж состоит из наводчика Сиитова, радиста-наводчика Губкина, заряжающего Богдана Шинкевича и механика-водителя Рыкова. У танка было множество неисправностей и Павла пообещала помочь Семену ввести его машину в строй, однако Коновалов сказал, что они справятся сами. Становится понятно, что Павла и Семен ранее были знакомы.
Пока танк был не на ходу Коновалов решил заняться физической подготовкой своего экипажа и делал это безжалостно. Однажды вечером к нему подошла Павла, и стало понятно, что раньше у них были романтические отношения, но они расстались из-за неоправданной ревности Семена. Павла сказала, что для его танка у нее нет фарсунок, и Семен решил поехать в поле за деталями. Павла была против этой затеи, так как поле уже давно контролировали немцы. Коновалов взял с собой Рыкова и Сиитова и под покровом ночи они поехали в поле искать подбитые КВ, чтобы снять с них детали. Неподалеку от них тем же самым занимались и немцы. Советские солдаты услышали это и, рискуя собственными жизнями, взяли одного из немцев в плен.
Утром Кротов отчитывал троицу за то, что они нарушили приказ и отправились в поле. Майор, который явно имел зуб на Коновалова, грозился трибуналом, но полковник и в этот раз осадил его и поблагодарил бойцов за проявленный героизм и пойманного языка. Тем временем Павле удалось завести танк Коновалова, но она предупредила, что его еще долго придется ремонтировать. Кротов отправил взвод для проверки одной деревни, где могли укрываться немецкие танки. Он также отправил на это задание и танк Коновалова. Павла пыталась объяснить Кротову, что восьмерка заглохнет метров через 100 и будет легкой мишенью для противника, но майор стоял на своем. Коновалов не стал унижаться перед Кротовым и отправился выполнять приказ.
Выйдя из леса танк Коновалова начал барахлить, и командир взвода приказал им возвращаться. Однако Коновалов сказал Рыкову забраться на пригорок и тому удалось сделать это задним ходом. Они заглушили двигатель, чтобы дать ему остыть. Семен увидел цель и приказал выстрелить фугасным снарядом по деревеньке, находящейся в 800 метрах от них. Оттуда сразу же выехало три немецких танка. Завязался бой, в котором экипаж КВ-8 подбил все три машины противника.
Танк Коновалова доставили к штабу уже на буксире. Кротов узнал, что Семен ослушался приказа и не вернулся в часть. Он опять начал угрожать ему и между мужчинами завязалась драка. Полковник разнял их и приказал решить разногласия, сыграв в футбол. Позже полковник отправил экипаж Коновалова в десант, так как их танк был не на ходу, а наступление фронта было назначено на пять утра. Для танкистов отправиться в десант означало верную смерть.
Павла пыталась починить КВ-8 до самого утра, но у нее ничего не получилось. Кротов, который чувствовал свою вину, пожелал Коновалову удачи. Павла вся в слезах проводила Коновалова, который сменил танк на простой автомат. После к ней подошел солдат, который допрашивал пойманного Коноваловым языка. Он сказал ей, что во время допроса немец сознался, что у них нахватает тяжелых танков, и они утащили один русский КВ с поля. Во время наступления убили Рыкова. Павла нашла замаскированный немцами КВ и начала пытаться его завести. Кротов прямо во время боя передал Коновалову местонахождение танка для него. Семен нашел Губкина, Сиитова и Шинкевича и вместе они побежали к танку.
Когда экипаж нашел КВ, Павла уже успела его завести. Вместе они отправились поддерживать наступление, но вскоре им на пути попалось более 10 немецких танков, которые пытались зайти в тыл. Так как связи не было Коновалов с остальными приняли решение вступить в бой. Экипаж Коновалова стал подбивать один немецкий танк за другим. Немцы подтянули противотанковую пушку, которая единственная могла пробить броню КВ. Танк в этот момент стоял неподвижно из-за заклинившей гусеницы. Шинкевич исправил положение, но поплатился за это своей жизнью. Управлять танком села Павла.
Уже ночью последний оставшийся на ходу немецкий танк, все-таки подбивает КВ. Губкин погибает, дав возможность Коновалову и Сиитову вынести раненую Павлу из машины. Немцы покидают свой танк, подумав, что все русские погибли. Коновалов и Сиитов выбегают на них из укрытия и всех расстреливают. Коновалов, Сиитов и Павла подъезжают к своим на трофейном немецком танке. Титры в конце фильма гласят, что экипаж Семена Коновалова уничтожил 16 танков, 2 бронемашины и 8 автомашин с живой силой противника в районе хутора Нижнемирякин Тарасовского района Ростовской области. Оставшиеся в живых, трое членов экипажа захватили немецкий танк и вернулись в расположение своей части. За проявленный героизм все участники этого боя были представлены к высоким наградам Родины.
