Действие фильма происходит в эпоху Петра I на Русском Севере. В центре сюжета судьбы трёх человек: капитана-командора Сильвестра Иевлева, поручика таможенного войска Афанасия Крыкова и кормщика-помора Ивана Рябова.
Иван Рябов — реальный исторический персонаж. В 1701 году он вместе с церковным служкой Дмитрием Борисовым совершил подвиг, в качестве кормщика под видом предателей посадив головной корабль шведской эскадры на мель напротив специально построенной крепости, под огонь береговой батареи.
Иевлев Сильвестр Петрович — также реальный исторический персонаж. Стольник Петра I, участник строительства Новодвинской крепости, руководил действиями береговых батарей во время обороны Архангельска от шведской военной эскадры Карла XII в 1701 году.
Фильм является точной экранизацией почти всего романа, за исключением последних глав.
Повествование начинается с событий на Переяславле-Залесском, где Пётр I организует строительство и учения «потешного» флота вместе со своими ещё юными соратниками (Апраксин, Иевлев, Меншиков). Помор-рыбак Иван Рябов встречается со своей будущей женой Таисьей. Здесь впервые появляется и беглый крепостной крестьянин Молчан, который с трудом убегает от Петра и его свиты. Также здесь впервые показан таможенник капрал Крыков; Крыков не может противостоять контрабандной деятельности заморских купцов, но попадает под покровительство архиепископа Афанасия, который защищает его от коррумпированного начальства таможни (майор Джеймс, полковник Снивин).
Повествование продолжается в Архангельске, где Пётр I разворачивает с помощью стольника Иевлева строительство российского военного флота. На верфи купца Баженина сгоняются задолжавшие казне рыбаки, крестьяне, горожане и беглые, в том числе Молчан и оружейник Кузнец, а также оленеводы-ненцы из тундры. При строительстве кораблей происходит расхищение подрядчиками средств, выделенных на строительство и довольствие, чему противостоят капитан-командор Архангельска Иевлев и дослужившийся до звания таможенного поручика Крыков. Иван Рябов становится кормщиком первых русских военных кораблей (Пётр I организует учения флота в Белом море), затем попадает в качестве кормщика-невольника (как задолжавший церкви рыбак) на торговые корабли негоцианта (купца) Уркварта. Крыков помогает освободиться Рябову, изобличает Уркварта в распространении фальшивых денег, но из-за провокации, организованной против него Урквартом и начальником таможни Снивиным, попадает в опалу, которая впоследствии смягчается заступничеством Иевлева и владыки Афанасия. Рябов, во избежание ареста в монастырскую тюрьму, уплывает старшим рыбацкой артели на промысел на Север.
Следующая часть повествования происходит в Архангельске и Холмогорах. Становится известно, что шведский флот намеревается уничтожить строящиеся на Беломорье верфи и захватить построенные корабли. Под руководством капитан-командора Иевлева близ Архангельска (на реке Двине) для обороны города спешно строится крепость. С помощью своих соратников (Крыков, инженер Резен, Пустовойтов и др. строители крепости) Иевлевым изобличаются шведские шпионы (лекари архангельского воеводы Дес Фонтейнес и Лофтус, инженер Лебаниус), коррумпированные иноземные торговцы и наёмные офицеры таможни. Удаётся объединить силы всех жителей Беломорья на организацию обороны. Скрытно и безуспешно противодействует этому лишь воевода Архангельска Прозоровский, движимый жадностью, эгоизмом, страхом захвата города и бунта. По договорённости с Иевлевым Иван Рябов под видом рыбака, случайно захваченного близ Архангельска в плен, становится кормщиком шведской эскадры.
Кульминацией фильма является нашествие шведской эскадры на Архангельск. Первой в противостояние с врагом вступает таможенная служба под командованием капитана Крыкова. Стремление шведов незаметно преодолеть подступы к городу оказывается безуспешным. Крыков и другие таможенники погибают в неравном бою, но защитники города оповещены. При приближении шведской эскадры к Новодвинской крепости кормщик Рябов сажает флагманский корабль на замаскированную мель, эскадра не может далее двигаться по Двине. Рябову удаётся покинуть флагманский корабль, хотя и погибают его помощники, переводчик Дмитрий и разведчик Яков — полуэстонец-полурусский, пытавшийся вернуться на родину. Многочасовая перестрелка защитников крепости и эскадры заканчивается захватом и уничтожением шведских кораблей.
В последней части повествования описаны события, произошедшие в Архангельске и на Балтике. В результате заговора и интриг, организованных воеводой Прозоровским и его свитой, капитан-командор Иевлев оказывается в заточении по обвинению в измене; также в тюрьму приходит добровольно кормщик Рябов, чтобы хоть чем-то помочь Иевлеву. Помощь Иевлеву оказывают также беглые крепостные Молчан и Кузнец, доставившие подписанную жителями Беломорья челобитную грамоту соратнику Петра I Апраксину, архиепископ Афанасий и другие горожане. В результате Пётр I прибывает в Архангельск, Иевлев и Рябов освобождаются из заточения, Прозоровский и его свита наказаны. В финале фильма описывается освобождение русских земель на Балтике, в том числе освобождение города Орешек (Шлиссельбург), перемещение русской армией сухопутным путём кораблей для проведения военных действий.
