Действие происходит во время Великой Отечественной войны в подмосковном посёлке Голятвино, где располагается спецрежимный детский дом для социально опасных детей. Дети живут в постоянном голоде, к тому же над ними установлено «шефство»: они должны по очереди работать на участках директора детдома, начальника поселковой милиции, директора школы и начальника станции. Ни родителей, ни родственников у этих детей, по словам директора детдома Чушки, нет и не было. Сразу несколько воспитанников детдома носят фамилию Кукушкин и образуют особенно сплочённую компанию, известную также как Кукушата.
Однажды в детдоме появляется молодая женщина по имени Мария, которая рассказывает главному герою Сергею (от лица которого ведётся рассказ), что она давно искала его по разным интернатам и что его настоящая фамилия не Кукушкин, а Егоров, его отец был инженером-конструктором, которого посадили в тюрьму, а его мать умерла. Сама Мария работала медсестрой в КБ, где работал отец Сергея, и несколько лет была его гражданской женой, а затем сама также была арестована и провела в заключении три года. Она даёт Сергею его метрику и сберкнижку, на которой лежат сто тысяч рублей, оставленные отцом сыну накануне ареста. Мария приезжает в детдом несколько раз и рассказывает также, что фамилию Кукушкин давала детям женщина, распределявшая детей «врагов народа» в детдома, чтобы обезопасить их и одновременно объединить общей фамилией. Мария скоро должна отправиться на фронт и предлагает Сергею поехать с ней, но он отказывается, не вполне веря её рассказам об отце и не желая расстаться с остальными «кукушатами», которых он считает своей единственной роднёй.
После отъезда Марии Сергей рассказывает обо всём кукушатам и они решают, что Сергею надо ехать в Москву к Сталину, «лучшему другу детей», который узнает правду о детях врагов народа и поможет им. Сергей с онемевшей девочкой Сандрой и самым маленьким из «кукушат» Хвостиком под видом сирот доезжают на поезде до Москвы. Возле Кремля их чуть было не арестовывают милиционеры, и дети понимают, что к Сталину их не пустят. Они навещают больную и подавленную Кукушкину, которая просит их не искать своих родственников, которых скорее всего уже нет в живых, но беречь друг друга. Она также даёт Сергею адрес его дяди, который оказывается чрезвычайно напуган, но отводит Сергея к его больной, но ещё живой матери, которая, однако, не открывает Сергею дверь и говорит, что отреклась от него и его отца много лет назад. Дети пытаются получить деньги в сберкассе, но им не дают их без взрослых. Они возвращаются в детдом.
В начале сентября Сергей решает отметить свой день рождения, о котором он узнал из метрики, в ресторане при станции. В качестве залога он даёт поварихе и официанту свою сберкнижку. После торжества те требуют у Сергея всю сумму наличными и сажают в подвал одного из «кукушат» как заложника. «Кукушата» решаются обратиться с просьбой снять деньги к директору Чушке. Тем временем посаженный в подвал и, по-видимому, жестоко избитый «кукушонок» умирает. Чушка едет в Москву за деньгами, но затем сообщает всем, что деньги были переданы на нужды фронта.
Смерть друга-«кукушонка» и ложь Чушки вызывают негодование детдомовцев, которые устраивают бунт, связывают директора детдома и начальника милиции и сжигают их дома. Позже спрятавшихся с ружьём в сарае восьмерых кукушат окружают милиционеры. Марию отправляют к ним, чтобы передать просьбу сдаться, однако дети уже не верят никаким обещаниям. Всех восьмерых кукушат застреливают.
Много лет спустя уже давно живущий в Москве бывший начальник милиции Голятвино к 60-летнему юбилею получает телеграмму «Поздравляем ждём Кукушата». Он едет на место, где были убиты детдомовцы и снова видит их там, словно оживших. На том же месте он умирает от инфаркта.