Ваню Солнцева нашли разведчики, возвращавшиеся с задания через сырой осенний лес. Они услышали «странный, тихий, ни на что не похожий прерывистый звук», пошли на него и набрели на неглубокий окопчик. В нём спал мальчик, маленький и истощённый. Мальчик плакал во сне. Именно эти звуки и привлекли внимание разведчиков.

Разведчики относились к артиллерийской батарее, которой командовал капитан Енакиев, человек добросовестный, точный, предусмотрительный и непреклонный. Туда и попал Ваня. В лес, находящийся почти на линии фронта, Ваня попал после долгих мытарств. Отец мальчика погиб в начале войны. Мать убили немцы, которым женщина не хотела отдавать единственную корову. Когда бабушка и младшая сестра Вани умерли от голода, мальчик пошёл побираться по окрестным деревням. Его схватили жандармы, отправили в детский изолятор, где Ваня чуть не умер от тифа и чесотки. Сбежав из изолятора, мальчик два года скрывался в лесах, надеясь перейти линию фронта и попасть к нашим. В холщевой торбе заросшего и одичавшего Вани нашли остро заточенный гвоздь и рваный букварь. Разведчикам Солнцев сообщил, что ему исполнилась двенадцать лет, но мальчик был настолько истощён, что выглядел не старше девяти.

Капитан Енакиев не мог оставить мальчика на батарее. Глядя на Ваню, он вспоминал свою семью. Его мать, жена и маленький сын погибли три года назад, во время авианалета по дороге в Минск. Капитан решил отправить мальчика в тыл. Не подозревавший об этом решении Ваня Солнцев блаженствовал. Его поселили в замечательной палатке у двух разведчиков, Василия Биденко и Кузьмы Горбунова, и накормили необыкновенно вкусным кушаньем из картошки, лука и свиной тушёнки со специями. Хозяева этой палатки были закадычными друзьями и на всю батарею славились своей хозяйственностью и запасливостью. Ефрейтор Биденко, «костистый великан», был донбасским шахтёром. Ефрейтор Горбунов, «гладкий, упитанный и круглолицый» богатырь, до войны работал лесорубом в Забайкалье. Оба великана искренне полюбили мальчика и стали называть его пастушонком.

Велико же было разочарование Вани, когда он узнал о решении капитана! Отвезти мальчика в детский приёмник поручили Биденко, который считался самым опытным разведчиком на батарее. Биденко отсутствовал сутки, в течение которых линия фронта переместилась далеко на запад. В новый блиндаж, который заняли разведчики, ефрейтор явился хмурый и молчаливый. После многочисленных расспросов он признался, что Ваня от него убежал. Подробности этого «беспримерного» побега стали известны только через некоторое время.

В первый раз Ваня сбежал от ефрейтора, на полном ходу «сиганув» через высокий борт грузовика. Биденко нашёл мальчика только к вечеру. Ваня не бегал от ефрейтора по лесу, а просто забрался на высокое дерево. Так бы разведчик и не нашёл мальчика, если бы букварь из Ваниной рваной торбы не упал прямо ему на голову. Биденко поймал очередную попутку. Сев в грузовик, разведчик привязал к руке мальчика верёвку, а ругой ее конец крепко зажал в кулаке. Время от времени Биденко просыпался и подёргивал за верёвку, но мальчик крепко спал и не откликался. Уже под утро выяснилось, что верёвка была привязана не к руке Вани, а к сапогу толстой, пожилой женщины — военного хирурга, которая тоже ехала в грузовике.

Ваня же двое суток бродил «по каким-то неизвестным ему, новым военным дорогам и частям, по сожжённым деревням» в поисках заветной палатки разведчиков. То, что его отослали в тыл, казалось мальчику недоразумением, которое легко уладить, достаточно найти того самого капитана Енакиева. И нашёл. Не ведая, что говорит с самим капитаном, мальчик рассказал ему, как сбежал от Биденко, и пожаловался, что строгий командир Енакиев не хочет принимать его в «сыновья». Капитан и привёз мальчика обратно к разведчикам. «Так судьба Вани трижды волшебно обернулась за столь короткое время».

Мальчик поселился у разведчиков. Вскоре Биденко и Горбункову дали задание: перед боем разведать расположение немецких резервов и найти хорошие позиции для огневых взводов. Без ведома капитана, разведчики решили взять с собой Ваню, благо обмундирования он ещё не получил, и все ещё напоминал пастушонка. Ваня хорошо знал эту местность и должен был послужить проводником, однако не прошло и нескольких часов, как мальчик пропал. Ваня решил проявить инициативу, и сам отметил мосты и броды небольшой реки. Карту он рисовал в своём старом букваре. За этим занятием его и поймали немцы. Горбунов отправил товарища в часть, а сам остался выручать пастушонка. Узнав о таком самоуправстве, капитан Енакиев в бешенстве грозился отдать разведчиков под трибунал и собирался отправить на выручку Ване целый отряд. Плохо бы пришлось мальчику, если бы наши войска не начали наступление. Спешно отступая, немцы забыли о юном шпионе, и Ваня снова попал к своим.

После этого происшествия Ваню вымыли в бане, подстригли, выдали обмундирование и «поставили на полное довольствие». «У Вани была счастливая способность нравиться людям с первого взгляда». Попал по обаяние мальчика и капитан Енакиев. Разведчики любили Ваню слишком «весело», а в душе капитана мальчик пробудил более глубокие чувства — он напоминал Енакиеву его погибшего сына. Капитан решил «заняться Ваней Солнцевым вплотную» и назначил мальчика своим связным. «Со свойственной ему основательностью капитан Енакиев составил план воспитания» Вани. Прежде всего, мальчик должен был «постепенно выполнять обязанности всех номеров орудийного расчёта». Для этого Ваню приставили запасным номером к первому орудию первого взвода.

Орудийцы уже все знали о мальчике и охотно приняли его в свою тесную семью. Этот орудийный расчёт был знаменит не только самым лучшим в дивизии баянистом, но и искуснейшим наводчиком Ковалевым, Героем Советского Союза. Именно от наводчика Ваня узнал, что наши войска подошли к границе Германии.

Между тем дивизия Енакиева готовилась к бою. Их должна была поддержать пехотная дивизия, однако Енакиеву что-то не нравилось в планах его приятеля, капитана пехоты. У немцев могли оказаться запасные части, но это было не доказано, поэтому Енакииев принял этот план. Перед боем капитан навестил первое орудие и признался старому наводчику, что собирается официально усыновить Ваню Солнцева.

Предчувствия не обманули капитана Енакиева. У немцев действительно оказались свежие силы, с помощью которых они окружили пехотные части. Капитан приказал первому взводу своей батареи передвинуться вперёд и прикрыть фланги пехоты. После он вспомнил, что именно в этом взводе находится Ваня, но приказ отменять не стал. Вскоре капитан и сам присоединился к расчёту первого орудия, которое оказалось в самом эпицентре боя. Немцы отступали, и первое орудие перемещалось все дальше. Неожиданно в бой вступили немецкие танки. Тут капитан Енакиев и вспомнил о Ване. Он попытался отослать мальчика в тыл, но тот наотрез отказался. Тогда капитан пошёл на хитрость. Он что-то написал на клочке бумаги, вложил записку в конверт и велел Ване отнести послание начальнику штаба, на командный пункт дивизиона.

Доставив пакет, Ваня вернулся назад. Он не знал, что все уже кончено — немцы продолжали наседать, и капитан Енакиев «вызвал огонь батарей дивизиона на себя». Погиб весь расчёт первого орудия, в том числе и капитан. Перед гибелью Енакиев успел написать письмо, в котором прощался со всей батареей, и просил похоронить себя в родной земле. Попросил он озаботиться и о Ване, сделать из него хорошего солдата и достойного офицера.

Просьбы Енакиева выполнили. После торжественных похорон ефрейтор Биденко отвёз Ваню Солнцева на учёбу в суворовское училище одного старинного русского города.