Бopиc Tokapeв, Cepeжa Kудpявцeв, Eлeнa Пpудниkoвa, Eлeнa Лoбkинa, Юpий Бoгaтыpeв, Aлekceй Ceнчeв, Hиkoлaй Гpицeнko, Гeopгий Kулиkoв, Иpинa Пeчepниkoвa, Bepa Kузнeцoвa
Ромашов по просьбе Кати находит Петю Сковородникова и обещает попытаться разыскать Саню через партизан. Доставая по просьбе Ромашова из его сумки хлеб, Катя находит там Санины документы и приходит к выводу, что Ромашов убил его.
В госпитале Саня знакомится с одним лётчиком, который доставляет его в Ленинград. Но в старой квартире Кати нет. Новые жильцы посоветовали обратиться в госпиталь, где Сане сказали, что Катя жива и эвакуирована, правда, куда точно — неизвестно. Из Ленинграда Саня направляется в Москву, чтобы встретиться с Ромашовым, и находит в его квартире Вышимирского. Постаревший Вышимирский не узнаёт Саню и рассказывает, что работает на Ромашова и в данный момент по его поручению разыскивает дочь капитана Татаринова.
Ромашов возвращается, и между ним и Саней происходит разговор, перешедший в драку. Во время драки Вышимирский вызывает милицию, а Ромашов хватает пистолет, который похитил у Сани. В этот момент появляется милиция и уводит Ромашова с Саней. После этого Саня направляется к Кораблёву и, не застав его дома, пишет ему записку, после чего отправляется на новое место службы — на север. На севере Саня приходит к Ивану Ивановичу, которого тоже не застаёт дома. Но жена доктора — Антонина Степановна — сообщает, что Саней интересовался Ледков, у которого появились новые сведения о «Святой Марии». Ледков рассказал, что у одного из ненецких родов есть предание о людях, пришедших со шхуны, погибшей во льдах. Рассказ Ледкова позволил Сане более точно определить предполагаемое место, где следует искать следы экспедиции.
Во время боевого вылета Саня атакует немецкий рейдер и топит его, однако его самолёт получает серьёзные повреждения от огня зениток. Выпрыгнув с парашютом, Саня со штурманом приземляются довольно близко к тому месту, где проходил капитан Татаринов. У штурмана вывихнута нога, и Саня тащит его на себе через ледяную пустыню, направляясь к Енисею, где надеется встретить людей и помощь. Путь Сани почти точно повторяет путь Ивана Татаринова и, в конце концов, он набредает на простоявшую почти 30 лет в вечной мерзлоте палатку капитана, в которой находят его заледеневшее тело и уцелевшее имущество, в том числе — документы.
Вернувшись к месту службы, Саня находит Катю, которая уже знает, что он нашёл экспедицию. Летом Саня приезжает в Москву, приходит к Николаю Антоновичу и предъявляет ему найденные документы, из которых следует, что именно он — Николай Антонович Татаринов — преднамеренно погубил экспедицию «Святой Марии» и нажился на этом. В финале Саня Григорьев выступает с докладом об экспедиции Ивана Татаринова.
Съёмки фильма продолжались два года. В фильме были использованы материалы Центрального государственного архива кинофотофонодокументов СССР. Первые две серии снимались в городах Кострома и Плёс (Ивановской области), сцены на железной дороге — в подмосковном Ликино-Дулёво и на полигоне ВНИИЖТ в Щербинке.