Россия, конец XIX века. Страна на пороге войны, а в стенах императорского дворца обнаружено нечто невероятное — хитроумная механическая блоха. Это открытие становится первым звеном в цепочке загадочных событий, угрожающих безопасности государства. Расследование поручают молодому, амбициозному офицеру Петру Огарёву, который видит в этом шанс доказать свою ценность царю Александру III.
Действие разворачивается в 1939 году, накануне Великой Отечественной войны, в тихом Ленинграде, где у одиннадцатилетнего Митки Карпова появляется необычный друг — щенок по кличке Каруза. Их дружба, полная беззаботных игр и прогулок, резко обрывается с приходом войны. Город оказывается в кольце блокады, улицы пустеют, а люди постепенно гибнут от голода и холода.
Саша Меньшиков заканчивает учебный год в новой школе и живёт со своей тётей Ниной в маленьком живописном городке. Его мама, известный учёный, временно оставляет его здесь, уехав в экспедицию. В новой школе у парня не получается найти общий язык с одноклассниками, и после уроков он часто уходит гулять один в окрестные леса и поля.