1942年夏，苏联红军准尉瓦斯科夫带领两个高射机枪班驻扎在铁路交通枢纽171会让站附近的村子里。因为苏德两军大规模战斗已经很少，战士们松懈散漫，并经常酗酒。瓦斯科夫对此极为不满，向前来视察的少校请求派一些不喝酒的士兵来换防。
几天后，高炮独立营5连3排两个班女兵在排长吉尔诺娃带领下前来报到，瓦斯科夫大失所望。他严格按照内务条令要求女兵们，但引起女兵们不满，吉尔诺娃也认为他管的太多，并指责他不去前线打仗却躲在后方。瓦斯科夫的房东玛丽亚打断吉尔诺娃：他身上至今还有16块弹片，你再看看你自己！女兵们洗完澡后跳舞，瓦斯科夫前来参加，吉尔诺娃却下令解散，令瓦斯科夫非常尴尬。
一天夜里，德军空袭171会让站。女兵们操炮射击，班长丽达击落一架敌机，并将跳伞的一名飞行员击毙，但她拒绝嘉奖。她当红军的丈夫不久前在同德军作战时牺牲，她随后参军当了炮兵。因这里离妈妈和儿子很近，便申请来到这里。
少校前来慰问，接走伤员，又带来两个女兵，一个叫热妮娅，一个叫嘉莉娅。热妮娅的爸爸是个红军团长，妈妈、弟弟和妹妹都德军杀害，她在一个爱沙尼亚妇女的掩护下躲过一劫。一次，她与一位英俊的已婚上校相识后一见钟情不能自拔。爸爸严厉阻止她却执迷不悟，只好下令把她送到这里。
吉尔诺娃和玛丽亚交谈中得知瓦斯科夫准尉在前线打仗时，妻子红杏出墙并与他离婚。瓦斯科夫通过法律要回儿子并把他交给老母亲抚养。瓦斯科夫的遭遇让吉尔诺娃深为同情，她发现，战友们几乎都有辛酸的身世或仇恨。
一天拂晓，丽达在奥比湖畔的树林中突然发现两个全副武装的德军士兵，赶紧跑回驻地向准尉报告。瓦斯科夫判断德军很可能是空降到这里破坏铁路的，向少校汇报后，决定带领五个战士前去抓捕。瓦斯科夫对丽达大清早去树林产生了怀疑，但被吉尔诺娃和丽达以女人有些事男人不要多问为由搪塞了过去。
瓦斯科夫带领丽达、热妮娅、索尼娅、丽莎和嘉莉娅5名女战士直穿沼泽地，奔向奥比湖边截击德寇。通过沼泽地时，嘉莉娅陷入泥淖，虽然后来脱险但靴子却陷在泥中，只得光脚前行。她们终于抢在敌人之前赶到奥比湖畔的犀牛岭，扼住了敌人通往铁路的必经之路。
奥比湖的黎明一片寂静。瓦斯科夫听见对岸树林中鸟的叫声，敌人出现了，但不是两个，而是16个，大家都始料未及。瓦斯科夫派丽莎马上回驻地请求增援；同时想办法让敌人改道绕行，为援兵到来争取时间。他采纳女兵们的建议，和姑娘们一起假装伐木，并虚张声势营造很多人在林中伐木的声势。
敌人发现动静后，派出两个士兵进行侦察。为防止暴露兵力，瓦斯科夫准备在敌人泅渡时将其击毙。热妮娅为迷惑敌人，唱着歌跳进离敌人十多米的湖中洗澡，并高喊伙伴们过来洗澡。瓦斯科夫为保护热妮娅，一面高喊干活时不许洗澡，一面说区里来电话了，运木料的汽车马上就到，喝令热妮娅快上来干活。说完，强行将热妮娅抱上岸。敌侦察兵果然上当，很快消失在林中。
瓦斯科夫确认敌人已经改道后，立即带领战士们转移。战士们集中装备物资时，把瓦斯科夫的荷包烟袋弄丢了，令瓦斯科夫非常惋惜珍贵的纪念品丢失了。索妮娅听了立即返回寻找，瓦斯科夫制止时索尼娅没有理会继续向前奔去。稍后，瓦斯科夫突然听到一声尖叫，立即循声赶去，发现索妮娅身中两刀奄奄一息。瓦斯科夫让嘉莉娅保护索尼娅，他和热妮娅追击敌人。瓦斯科夫发现两个德寇，设计将其引过来，挥刀杀死一个，又与热妮娅合力将另一德寇打死。瓦斯科夫在德寇身上发现了自己的荷包烟袋。待他们返回，索尼娅这个有着很高文学天赋喜欢读诗、又懂德语的大学高材生已牺牲了。
回驻地报告敌情的丽莎心急如焚，一路狂奔。通过沼泽地时一脚踩空陷入泥淖，很快沉陷下去。
瓦斯科夫脱下索尼娅的靴子，让赤脚的嘉莉娅穿上，遭到嘉莉娅和丽达的指责。瓦斯科夫严厉地对俩人说：这是战争，必须优先考虑生者。说完，带着丽达、热妮娅和嘉莉娅继续向前，途中又击毙几名德寇。在孤儿院长大的嘉莉娅胆小、自卑，战斗中一枪未放，受到丽达、热妮娅的严厉批评和鄙视。瓦斯科夫非常理解孤苦伶仃的嘉莉娅的苦楚，第一次参战害怕完全正常，况且她还不满十七岁。
瓦斯科夫发现了两具被德军自己打死的伤员尸体，接着很快德寇又出现了。嘉莉娅眼看着凶神恶煞的德国鬼子就在眼前，极度恐惧，失声高喊“妈妈”跃起狂奔，当即被德军打死。瓦斯科夫命令丽达和热妮娅隐蔽起来，待他把敌人引开后，她们立即向东转移。瓦斯科夫边打边喊，不顾自己负伤，把敌人完全吸引过来。直到沼泽地才摆脱敌人。
瓦斯科夫在沼泽地上发现了丽莎的衣物，知道她遇难了。他在树林中发现一座教堂木屋，德军隐居于此。瓦斯科夫待几个敌人离开后，将一个出来打水的德军击毙，夺取*器武**后立即撤离。丽达和热妮娅一路追寻终于找到了瓦斯科夫，三人激动地相拥热泪盈眶。瓦斯科夫发现俩姑娘并未向东撤退，便令她们必须执行命令，否则就把她们交军事法庭，但丽达和热妮娅没有动弹，她们要和准尉一起战斗。
丽达被*榴弹手**炸伤，瓦斯科夫为丽达包扎时，热妮娅边打边喊把敌人吸引到自己身边。她在射出最后一颗*弹子**后，又举起枪砸向敌人，壮烈地牺牲。
丽达把她自己的身世和秘密告诉了瓦斯科夫，并委托他去找她的儿子。她让瓦斯科夫亲吻她，然后快去救热妮娅。瓦斯科夫为自己没能保护好5个女兵内疚万分，他把只剩两颗*弹子**的手枪交给丽达用以自卫，并用树枝掩盖了丽达。瓦斯科夫刚走出几步，就听一声枪响。瓦斯科夫跑回来，发现丽达饮弹自尽。
战场上只剩瓦斯科夫一人。他带着一把*首匕**和唯一一颗*榴弹手**，奔向德寇的木屋。瓦斯科夫像一只猛虎突然跃起杀死哨兵，然后高举*榴弹手**破门而入，喝令德寇投降。瓦斯科夫捡起冲锋枪打死反抗的德寇，并准备把最后三个德军全部打死为牺牲的5个姑娘*仇报**时，德军的电台中传来了莫斯科广播电台的战局形势广播。瓦斯科夫强忍怒火，将3个俘虏押往部队驻地。当少校和吉尔诺娃带着援兵赶来时，筋疲力尽的瓦斯科夫终于坚持不住晕倒在地。16个武装到牙齿的德国士兵在瓦斯科夫和5个姑娘的阻击下，激战两天，也未能冲破防线，却被全歼。
多年以后。几个到奥比湖边游玩的年轻人，发现一个白发苍苍的老人和一个年轻军官，安静地在树林中忙碌着，并用异样的眼神望着嬉笑、歌唱着的他们。年轻人决定把这俩人赶走，以尽情欢乐。白发老人就是当年的准尉瓦斯科夫，年轻的军官则是丽达的儿子，他们来凭吊长眠于此的丽达、热妮娅等5个女兵，并为她们制作了墓碑。年轻人看到墓碑后得知这里安葬着在卫国战争中为国牺牲的5个姑娘，倍感惭愧。他们沉静下来，把自己采集的鲜花庄重地敬奉给烈士们，并与瓦斯科夫和军官一起，静静肃立，默默地向烈士们默哀、致敬。此刻，奥比湖畔如同几十年激战之前的那个黎明，万籁俱寂，悄无声息。
准尉瓦斯科夫向房东玛丽亚埋怨：这么重要的目标，上级却连两个像样的班都派不出来。
排长吉尔诺娃带领两个班女兵前来接防，让瓦斯科夫准尉大失所望。
瓦斯科夫要求女兵们必须严格按照条令规范自己的一切行为。
两个女兵擅自到树林里*花采**玩耍，瓦斯科夫命令她们解下腰带，接受处罚。
吉尔诺娃指责瓦斯科夫贪生怕死留在后方，玛丽亚打抱不平：他身上还有16个弹片，你看看你自己！
敌机空袭，战士们操炮射击，班长丽达击落一架敌机，并击毙一名飞行员。
少校来接两名伤员，又带来两名女兵：热妮娅和嘉莉娅。
瓦斯科夫向少校请求派自己到前线去，这些女兵都比他文化高，他管不了。
吉尔诺娃从玛丽亚口中才知道准尉有过极其不幸的婚姻，妻子背叛了他，儿子由老母亲抚养着。
丽达的丈夫不久前在前线牺牲了，热妮娅的妈妈、弟弟、妹妹也都被德国鬼子杀害了。
准尉来参加女兵的舞会，却遭到吉尔诺娃的冷遇，令瓦斯科夫非常尴尬。
丽达凌晨从妈妈家返回驻地时，意外地发现两个德国鬼子出现在树林里。
准尉分析敌情后，带领5个女兵迅速出发‘来到奥比湖畔。
瓦斯科夫带领战士们穿越沼泽地。
准尉指挥战士们在敌人去铁路的必经之地设伏，截击敌军。
热妮娅对准尉的警告不以为然，她觉得这里没有德国鬼子，非常平静。
奥比湖的黎明的确静悄悄的，没有一丝动静。
瓦斯科夫在对岸林中的鸟鸣中发现了敌情。
敌人不是两个，而是十六个，这完全出乎大家的预料。
准尉派丽莎马上回驻地报告并请求支援。
准尉决定想办法让敌人改道绕行，为增援部队到来争取时间。
准尉和四个女兵假扮伐木工人伐木，还虚张声势，把动静弄得蛮大。
瓦斯科夫发现敌人注意到了这边的动静，派出两个侦察兵正悄悄侦察这边的情况。
热妮娅为迷惑敌人跳进湖中洗澡，准尉为保护她，以活没干完不许洗澡为由，强行将她抱回来。
回驻地报警的丽莎过沼泽地时陷入泥淖牺牲。
索尼娅被突然出现的德国鬼子刺了两刀，生命垂危。
瓦斯科夫让热妮娅把两个敌人引过来，他伺机杀敌。
准尉杀死一个敌兵，热妮娅用枪托将另一个与准尉厮打的鬼子砸死。
准尉和热妮娅返回时，索尼娅已经牺牲了。
丽达和嘉莉娅对准尉让赤脚的嘉莉娅穿上索尼娅的靴子不满。准尉说：这是战争，必须首先考虑生者。
准尉发现两具德军自己杀死的伤员尸体，他告诉姑娘们：他们是两条腿的野兽！
惊恐崩溃的嘉莉娅被德军打死。瓦斯科夫命令丽达和热妮娅隐蔽起来不许暴露，自己将敌人引开。
热妮娅听见准尉的喊叫声，要去帮助他，丽达制止了她：服从命令，这是战争！
瓦斯科夫一直冲到沼泽地才摆脱敌人，他左臂中弹负伤。
瓦斯科夫在树林中意外地发现了敌人的宿营地。
残余的几个德国鬼子就住在这个教堂木屋里。
瓦斯科夫趁几个敌人离开，杀死一个出来打水的士兵，缴获了他的*器武***药弹**后立即撤走。
丽达和热妮娅找到准尉，三人抱在一起热泪盈眶。
瓦斯科夫说：只有咱们三个人了，咱们祭奠一下牺牲的战友吧!
瓦斯科夫发现丽达和热妮娅并未按他的命令转移，便再次令她们马上转移，撤出战场。
尽管准尉口气极其严厉，但丽达和热妮娅仍然没有执行命令，她们要与他一起战斗到最后一刻。
吉尔诺娃向上级报告小分队失联两天的情况，上级命令马上寻找、支援。
战斗中，丽达被敌人*榴弹手**击中，伤势严重。
热妮娅为了掩护准尉和丽达，将敌人吸引到自己身边，直到打完最后一刻*弹子**，壮烈牺牲。
丽达让准尉快去救热妮娅，瓦斯科夫把手枪留给丽达，转身去寻找热妮娅。
瓦斯科夫刚走几步，丽达就开枪饮弹自尽。
五个女兵全部牺牲了，瓦斯科夫孤身一人杀死敌哨兵，举起*榴弹手**冲进教堂木屋。
瓦斯科夫击毙反抗的德国鬼子后，押着三个俘虏向驻地走去。
多年后，瓦斯科夫带着丽达的儿子前来凭吊牺牲的五个战友。来此野游的青年人也来悼念先烈们。