В 1609 году польско-литовская армия во главе с королем Сигизмундом III и гетманом Станиславом Жолкевским встает лагерем неподалеку от Смоленска. Король рассчитывает взять город за несколько дней и дальше двигаться на Москву.
Ночью двое мальчишек, Сашка и Федор, помогающие в работе пекарю Филимону, обнаруживают лагерь поляков. Утром воевода собирает жителей города, чтобы определить, чем каждый из них будет заниматься во время обороны крепости. Выясняется, что друг Сашки, Федор, обучен грамоте. Федора берут писарем к дьяку Алексею.
Сашка снова решает сделать бомбы из теста, предполагая, что если он их сделает, то его возьмут на военную службу. Ночью Сашка при помощи Федора забирается в дом пекаря Филимона за тестом, а затем тайком проникает в Авраамиевские ворота, чтобы набрать пороха. Там он замечает лазутчика в маске и находит принадлежащий ему серебренный нательный крест.
Михаил Борисович решает пойти на хитрость: он провоцирует вражескую кавалерию на штурм, чтобы расстрелять ее из пушек, когда она подойдет к воротам. При помощи шпиона враги пытаются навести в городе панику и беспорядки. В итоге Сашка выявляет шпиона и успевает представить доказательства воеводе. Во вражеский стан прибывает гигантская пушка, а в Смоленск прибывают послы и заявляют, что царь отрекся от престола, а ему велено сдать город. Воевода решает, что сдаваться они не будут.
В конце фильма сообщается, что крепость все же пала спустя два года. А через восемь лет воевода Шеин вернулся из польского плена на Родину. На русско-польской погранзаставе, где проходит обмен военнопленными, воевода узнает в одном из встречающих его стрельцов повзрослевшего Сашку.
Отзывы