Полковник Александров находится на фронте уже три месяца и направляет своим дочерям телеграмму с предложением провести остаток лета на даче. Старшая дочь, восемнадцатилетняя Ольга, отправляется на дачу с вещами, оставляя младшую, тринадцатилетнюю Женю, убирать квартиру. Ольга учится на инженера, занимается музыкой и пением, характеризуется как строгая и серьёзная девушка. На даче она знакомится с молодым инженером Георгием Гараевым и допоздна ждёт Женю, которая всё не появляется.

Тем временем Женя, прибыв в дачный посёлок в поисках почты для отправки телеграммы отцу, случайно заходит на пустующую дачу, откуда её не выпускает собака. Проснувшись наутро и обнаружив, что собака исчезла, она находит ободряющую записку от неизвестного Тимура. Женя находит бутафорский револьвер и, играя с ним, случайно стреляет холостым выстрелом, разбивающим зеркало, после чего убегает, забыв в доме ключ и телеграмму. Вернувшись к сестре, она ожидает её гнева, но получает ключ и квитанцию от посланной телеграммы от той же девочки, которая передала записку от Тимура.

Женя забирается в старый сарай в глубине сада, где находит штурвал с верёвочными проводами и, вращая его, невольно подаёт сигналы. Вскоре сарай заполняют мальчишки, которые собираются наказать Женю за вторжение, но командир команды, Тимур, останавливает их. Тимур, племянник Георгия Гараева, приглашает Женю остаться и объясняет, что их команда тайно помогает людям, в частности семьям бойцов Красной Армии. Мальчишки решают особое внимание уделить Мишке Квакину и его шайке, которые занимаются воровством яблок.

Ольга считает Тимура хулиганом и запрещает Жене с ним общаться. Женя не может раскрыть суть их отношений, чтобы не раскрыть тайну команды. Ранним утром тимуровцы помогают старухе-молочнице, приносят дрова для бабушки Нюрки и находят пропавшую козу. Женя играет с дочкой лейтенанта Павлова, недавно погибшего на границе.

Команда Тимура направляет ультиматум Мишке Квакину с требованием явиться с помощником и списком участников шайки. Гейка и Коля Колокольчиков доставляют ультиматум, но при ответе их запирают в старой часовне. Георгий Гараев катает Ольгу на мотоцикле и участвует в оперном спектакле, где его грим часто пугает окружающих; именно он владеет бутафорским револьвером.

Тимуровцам удаётся освободить Гейку и Колю и взамен запереть Фигуру. Они устраивают засаду, захватывают шайку Квакина, закрывают их в будке на базарной площади и вывешивают плакат, сообщающий о «пленниках» как о яблочных ворах.

На шумном празднике в парке Георгия просят спеть, а Ольга аккомпанирует ему на аккордеоне. После выступления Ольга встречает Тимура и Женю, ругает Тимура за влияние на Женю и обвиняет Георгия в том, что тот не рассказал ранее о родстве с Тимуром. Георгий, в свою очередь, запрещает Тимуру общаться с Женей.

Ольга уезжает в Москву, чтобы наказать Женю, и получает телеграмму, что отец приезжает на несколько часов. В это время к Жене на дачу приходит вдова лейтенанта Павлова, оставляя у неё на ночь маленькую девочку, так как ей срочно нужно уехать в Москву. Женя уходит играть в волейбол, а поздно вечером, заметив телеграммы от отца и Ольги, понимает, что не сможет никого оставить с ребёнком и последняя электричка уже ушла. Она посылает сигнал Тимуру и рассказывает о своей проблеме. Тимур поручает Коле Колокольчикову присмотреть за девочкой, для чего рассказывает о ситуации Колиному дедушке, который одобряет их действия. Тимур отвозит Женю на мотоцикле в город без разрешения, так как дядя в Москве отсутствует.

Отец огорчается, что не смог увидеть Женю, но незадолго до отъезда неожиданно появляются Женя с Тимуром. Время пролетает быстро, и полковнику Александрову приходится возвращаться на фронт. Георгий, не найдя племянника и мотоцикла на даче, собирается отправить Тимура к матери, но тот вместе с Женей и Ольгой объясняют ситуацию.

Георгий получает повестку и, прибыв в форме капитана танковых войск, прощается с Ольгой. Женя передаёт общий позывной сигнал, собирая всех тимуровцев, и все вместе провожают Георгия, во время чего Ольга играет на аккордеоне. Перед уходом Ольга говорит Тимуру, что он всегда думал о людях, и они обязательно ответят ему взаимностью.