某日，孤独的伊万（维亚切斯拉夫·吉洪诺夫 Vyacheslav Tikhonov 饰）收留了一条无处可去的流浪狗，给它取名比姆。在伊万的精心照料下，比姆不仅日益茁壮，还学会了一身的好本领。遗憾的是，伊万因为心脏病复发需要前往莫斯科接受手术，他只能将比姆托付给邻居照看，可是比姆并不知道真相，它以为自己再度遭到了抛弃，于是选择离家出走，寻找伊万的踪迹。
一路上，比姆遇见了斯捷潘诺夫娜（Mariya Skvortsova 饰）、达莎（伊利娜·舍甫丘克 Irina Shevchuk 饰）和托力科（Vasili Vorobyov 饰）等人，这些善良的人们在比姆最需要帮助的时刻向它施以援手。然而，这个世界上却并非都是善良之徒，而那些生性自私邪恶的人，他们会对比姆造成更大的伤害。

这部小说描写一个饱经沧桑的老人，晚年过着孤独的生活，和他相依为命的只有一只黑耳朵的小白狗——比姆。白比姆对主人体察入微，给主人带来莫大欣慰。后来，主人伤口复发，被送往莫斯科治疗，把白比姆只身留在了家中。比姆不见了主人，四处寻找，跑遍了主人曾带它去过的所有地方。在这个过程中，遇到了各式各样的人，经历了各种悲惨遭遇，最后竟被凶狠的女邻居诬告为疯狗，受尽折磨而死。白比姆死后，主人悲痛地将它埋葬在森林深处，向空中鸣枪四响志哀。