1941年，德寇向苏联进攻，战线已渐渐逼近列宁格勒。难民纷纷逃进城来，不少特务间谍也趁这个机会混进了城。
列宁格勒的城里有一个名叫米沙的十五岁少年，他的爸爸 上前线去了，妈妈被炸弹炸死，还有一个四岁的妹妹。他把妹妹送进了保育院，自己则同瓦夏和斯捷潘一起爬到一座高楼的阁楼上去，当起义务观察员来。这天，突然来了一个身材魁梧的中年人，他问这问那，米沙不怎么睬他，正这时，警报响了，德国飞机大批飞来，马上，探照灯光拄在天空交叉搜索，爆炸的红色闪光不时地照亮着地平线，高射炮和大炮随即怒吼起来。突然，迎着机群，从下面腾起几颗信号弹。白的，红的，黄的，构成一道道的弧形线，慢慢儿在空中熄灭，这是德国间谍在为德国飞行员指示目标。飞机的吼声更近了，有一些重家伙呼啸着从高空坠落，有一个正落在他们的屋顶上，这是一颗燃烧弹，它穿过屋了顶，不知为什么没有爆炸。米沙冲过去，喊着：“瞧，我捡到了一个。这是我找到的。”那个陌生人一把推开米沙，从炸弹上拧下了一个零件，这样，它就不会爆炸了。他的动作利索熟练，这使孩子们都很佩服。但是，不一会，他不见了，也不知上哪里去了。
警报解除了，米沙回到了家里。家里一点吃的东西也没有，米沙的肚子饿得咕咕直叫，他只好跑到街上去碰碰运气，想弄点吃的。街上有个只有一条胳膊的独臂人引起了他的注意。眼下，他正站在那里，脚边放着一只小手提箱。一个身穿军服没戴领章的人走来了。他走到独臂人眼前，说：“现在几点了？”独臂人掏出一块黑壳金圈的怀表递过去，让他自己看。这个军人又说：“能给支烟吗？”独臂人微微一笑，露出一排金牙齿来，反问他：“您抽什么烟？马合烟、卷烟还是纸烟？”那军人道：“纸烟。”“请。”独臂人边说边打开烟盒。那人点上烟抽了一口，然后弯下身去，提起独臂人的小提箱，转身走了。米沙眼看他偷走了独臂人的小提箱，他原想叫起来的，但是那独臂人却满不在乎，也就忍住不叫了。他肚子越来越饿了，心里不由盘算起来：“我要是也能这样捞到一只小箱子就好了，多少总能换几个钱来买东西吃……”他正在这样想，蓦地，警报声大作，大伙拼命朝防空洞拥去。
米沙看见人群中有一个女人手里提着一只提包，他手肘并用推开众人，三下两下挤到了那女人身边，死命一拽，夺下了女人的提包，赶紧往人群中挤去。
谁知那个女人大声叫了起来：“快，快，抓小偷！抓小偷！”米沙拔腿就跑。
但他跑不了几步，就被人绊了一跤，倒在地上，接着发生的事就像做梦一般，喊叫声，拳打脚踢声，乱成一团。等他清醒过来，他发现自己已被人抓到民警局里来了。
谁又能料到，民警局里见到的是他的老熟人——帮助他拧过燃烧弹引信的人，原来他是一个安全局的少校。米沙躁得头也抬不起来。他嘟哝着说：“我这可是头一回……”少校笑了笑，说：“你呀，真遗憾……好吧，你先吃点东西，过后咱们再谈谈。”说着，就领他去吃了一顿热菜饭。米沙已有多天没有东西下肚了，这一顿，他狼吞虎咽地吃得香极了。就在米沙吃饭的当儿，少校看见米沙老是盯着桌边的一只小提箱看，就问他：“你见过这种小箱子？”米沙点点头。少校又拿出一块黑底金圈的怀表来。问：“这表你也见过？”米沙说：“见过。”于是，他将他在市场上看到的独臂人的事一五一十讲了一遍，少校听完，说：“你很善于观察。这样吧，我托你办件事，”他要米沙组织他的几个小伙伴，帮助查明放信号弹的坏蛋，然后盯住他们，查明他们的住址、行踪和接头人。米沙满口答应。他为自己能为国家于这样的事而自豪。
回家以后，米沙马上组织了一个五人小组，轮流值班，米沙做当他们的头儿。有一天，警报又拉响了，瓦夏发现一个瘦瘦的高个年轻人，鬼鬼祟祟地潜入一所学校，才不一会儿，打二楼的窗台上飞出几颗信号弹来。这些信号弹嘶嘶作响，爆燃成一串鲜绿色的火花，一眼望去，活像空中挂了一长串弧光灯。瓦夏沉住气，包抄过去，在门口等着他出来。不多一会，脚步声响，这家伙出来了。瓦夏跳起身来，用足力气，只一拳打在这个瘦个青年的脸上，然后脚下又巧妙地使了一个绊子，让他一跤摔倒在地。这时，斯捷潘赶来，两个对一，终于将这歹徒抓住。
少校看见他们抓来一个坏蛋，表扬了他们一番，但接下来却说：“不过，小朋友们，以后可得多加小心。他们不止一个人，又有武器。我们的目的是要弄清他们的来龙去脉，不要随便抓人，否则会打草惊蛇的。”经过一番审讯，这个年轻人招认这事是他叔父叫他干的，他叔父的朋友中确实有一个镶金牙的独臂人。当天的深夜三点，少校带领了战士去搜查这个年轻人的叔父家。他们在他家里搜到了大量的金钱和一只跟独臂人提的一模一样的小手提箱。可惜在他们打门的当儿，这个老家伙已经 向他的同伙发出了有危险的信号：他将窗上粘着的白纸条撕去了一只角。这样一来，这个独臂人就不上这户人家来了。
现在，孩子们的首要任务是寻找那独臂人。他们满街找了三天，没见影儿。到了第四天，正当米沙在街头一心一意寻找缺少胳臂的人时，他觉得有人扯了一下自己的袖管，米沙回头一看，不禁愣住了。原来边上站的正是他白天黑夜满处寻的独臂人！这家伙用手一把搂住米沙的肩膀，低声说：“听着，小家伙，想捞点外快吗？”米沙说：“干吗不想？您要我干吗？”“去送一封信，再将回信捎回来，有重赏！”米沙真是喜出望外，忙问：“您给多少？”独臂人说：“先付十个卢布，等你拿到回信回来，外加三十。信在这儿。瓦斯科手路十三号沃隆洛夫家。如若主人在，就交给主人，主人不在，就交给他老婆，一定要讨封回信回来。我在拐角处的小花园附近等你。”米沙原想即刻就去报告少校，转而一想，这会引起这独臂家伙的怀疑。他犹豫了一阵，决定还是先去为他送信，然后再来盯他的梢。但当他将信送到这户人家时，来开门的竟是少校本人。这下，可真叫米沙吃惊得连舌头也缩不回去了。原来，这户人家正是放信号弹青年的叔叔家，米沙高兴极了，他马上把信给了少校。少校拆开一看，只见信里写着：“本想顺道来探望您，只因有事在身走不开。您身体可好？奇。”少校知道这是他们的暗号，他就口授着，要屋主人写一封回信：“因故未能上班，身体尚可。”然后将信递给米沙，嘱咐了几句，仍旧要他送回去。米沙来到约定地点，左右一看，怪了，独臂人不在啦。他等了好一阵，突然，一辆卡车呼的一下开来，一个大个儿男人跳下车来：“喂，小家伙，回信拿来了没有？”米沙白了他一眼，说：“什么回信？我可不懂你的话。”这男人说：“那个一条胳膊的大叔这阵子没空，他叫我来代取的。”米沙伸出于问：“那么钱呢？”这个男人掏出三十个卢布来，取走了信。他打开车门，跳了上去，然后发动马达，呼的一下开走了。就在车子将开未开的一刹那间，米沙一跃而起，一把攀住了卡车的后挡板。
卡车风驰电掣地驶着，车子颠得很厉害。米沙爬上车厢，一直爬到驾驶室后窗。这时，地平线上一声爆炸，在闪光的照耀下，米沙清楚地看到司机和身旁坐着的独臂人，他们在谈话。米沙将耳朵紧贴在驾驶室那冰冷的铁皮上，可惜一句话也没听清。途中，米沙几次想跳车，都因车速过快没跳成。
结果，卡车驶进了一个院子，大门紧跟着马上关上了。司机打开了驾驶室门，将一只小提箱交给他老婆，说：“卡嘉，把这个提到阁楼上去，小心，千万别失手掉在地上。”他老婆说：“我怕。”司机说：“怕什么？自个儿不会爆炸的，”这当儿，独臂人不知上哪儿去了，可米沙却被关在院子里了。米沙正想偷偷溜下车逃走，一只狼狗“汪汪汪”大叫着冲了上来，前爪一直扑在卡车的挡板上。狗的叫声唤来了司机。他一眼见到米沙，说：“咦，这可是个熟人呢，你怎么混到这儿来了？”米沙只好下车，说：“我是和你们一道搭车来的。”司机一把拉着他进了屋。这时，司机正摸出一只黑壳金圈的怀表来看了一眼。米沙灵机一动，马上一字一顿很清晰地问：“现在几点了？”司机注意地瞅瞅他，缓缓地将表的字盘转给他。米沙接下去问：“能给支烟吗？”司机的嘴上现出了似笑非笑的表情，两眼仍不离开孩子问：“你抽什么烟？马合烟、卷烟，还是纸烟？”米沙果断地说：“纸烟。”对，这正是他们间谍的接头暗号，也就是被米沙无意中听来的那几句。司机一听暗号对得上口径，马上就换了一副嘴脸，说：“妈的，你把老子吓了一大跳，原来还是自己人。走，先吃了饭再说。”饭后，米沙借口要小便，赶紧溜出了院子，直接上派出所去了。
回过头来再说少校吧。与此同时，少校正在将从沃隆诺夫处搜查得来的表，请来位钟表匠在查看，钟表匠告诉他，这是用来作定时炸弹装置的。此外，这表还可用于摄影和发射信号。就在这时，电话铃响了，米沙来报告，他在城郊遇上了间谍。
且说司机见米沙出去小便老不回来。忙向独臂人报告，说有一个自称是“自己人”的小鬼，也就是为他送过信的那个孩子，吃了饭后跑了。两人一见事情不妙，马上行动起来。就在这时，月突然“嘭嘭嘭”响起来，独臂人跳了起来，掏出表来，拨到五点正，装进手提箱里，然后将三只箱子全塞进土豆堆里。门外少校已下令砸门。独臂人手起一枪，“砰”的一声，打中了门外一个战士的肩膀，战士们开枪还击，子弹打中了司机的右腿。门砸开了，战士们冲了进去，两分钟后，屋里的人全被抓了起来。接着，安全局里的人对屋子进行了全面搜查。他们一丝不苟地抖动每一块碎布，翻动书刊，挪动家具。少校走进地下室，正碰见一个战士在出神地察听什么。他跪在一只大木桶边，像医生听诊似的用耳朵紧贴桶身，屏息倾听。少校问他：“怎么回事？”战士伸出一个手指，说：“表……”少校朝木桶弯下腰去。的确，隐隐约约地能听到表在“滴嗒滴嗒”走。他们开始仔细检查，时不时停下来侧耳细听。终于在一堆土豆边上听准了。土豆一扒开，里面藏着三只沉重的进口小提箱，少校小心翼翼地打开箱子盖，一块小圆板盖着。取去圆板，底下现出一块表来。这样，他们就把定时炸弹起了出来。
少校上来以后，叫来了独臂人。少校彬彬有礼地请他坐下，说：“我有几个问题想打听一下，不知您能不能告诉我。”独臂人说：“在这里我是不会答复的，您送我走，随便哪里都行，到时候咱们再谈吧。现在是几点了？”少校看了一眼自己的手表，说：“五点差一刻。时间还有的是。”可是这个独臂人非常顽固，他一个问题也不肯说，只是一个劲儿地要求离开这屋子，少枝知道他是害怕定时炸弹爆炸，反而故意拖延着，果然，这人又问了。“现在是几点了？”少校笑笑说：“五点差八分。您要喝一点水吗？”这个独胳膊的间谍心里想，反正爆炸就在眼前，我跟你们同归于尽吧，事到如今，不妨讲些真情也无妨。于是他就说了起来。他说他是跳伞在郊外然后混进城来的，其中一个同伙动摇了，他就在郊外树林子里干掉了他。他还说他在城里还有一伙人，他的任务是发射信号弹，指示德国飞机投弹，并用定时炸弹去炸毁桥梁、要塞、军火库……他说得很自豪，好像是位了不起的英雄。等说完，他又问：“现在是几点了？”少校微微一笑，将他不久前刚从土豆堆里起出来的那块表递给他看。这下，独臂人可真傻了眼了。
就这样，国家安全局在米沙他们的帮助下，将混进城来的德国间谍一网打尽了。