СССР, 1954 год. Учитель сельской школы в Светлановке, фронтовик Борис Келлер (Петар Зекавица) живёт тихой мирной жизнью с женой Анной (Марина Васильева) и дочерью Надей. Но всё меняется, когда в регион прибывают военные и добровольцы: на соседнем Тоцком полигоне маршал Жуков (Сергей Шакуров) и учёный-физик Игорь Курчатов (Игорь Гордин) готовят масштабные учения с применением атомной бомбы. Жителей оповещают о мерах безопасности, однако Борис, опасаясь за семью, решает увезти близких из региона — и этот выбор навсегда изменит судьбу всей семьи.
Проходит тридцать лет. Страна живёт в эпоху перестройки, а Надежда Келлер (Анна Михалкова) работает журналисткой в оренбургской газете. После смерти отца, с которым она долгие годы не разговаривала, она возвращается в родные места и берётся за большой материал о событиях 1954 года. В руках Надежды оказывается отцовский дневник, и записи в нём помогают ей понять истинные причины поступка, который она не могла простить ему всю жизнь.
Собирая свидетельства участников и очевидцев Тоцких учений, журналистка знакомится с бывшим военным Мерцаловым (Евгений Стычкин) — человеком, напрямую причастным к тем событиям. Вместе они добиваются внимания к судьбам солдат и гражданских, чьё здоровье и жизнь были принесены в жертву государственным интересам. Надежде предстоит столкнуться с цензурой и бюрократией, но история, начавшаяся как попытка понять собственного отца, перерастает в рассказ о людях, ставших частью большой истории страны — о долге, памяти и цене будущего.