Действие разворачивается в доме семьи Карташевых, где главой является отставной генерал Николай Семёнович Карташев. Его строгий характер и выправка военного влияют на воспитание детей. Старший из мальчиков, Тёма, часто становится источником беспокойства своим поведением, что привлекает особое внимание отца, противящегося сентиментальному подходу к воспитанию, который, по его мнению, превращает ребёнка в слабого и капризного. В то же время мать Тёмы, Аглаида Васильевна, обладающая умом и тонким образованием, придерживается иной позиции, считая, что воспитание не должно подавлять в ребёнке человеческое достоинство и превращать его в запуганное наказаниями существо. Восьмилетний Тёма, находясь между двумя противоположными взглядами родителей, старается предугадать их реакции на свои поступки.
Первое знакомство с героем происходит в момент, когда он случайно ломает любимый цветок отца и не решается признаться в этом, поскольку боится сурового наказания, в то время как доверия к матери у него недостаточно. Этот страх становится причиной многих последующих поступков Тёмы: стремительный галоп на жеребце Гнедко, порванная юбка бонны, разбитый судок и украденный сахар составляют «повесть грустного дня» — первого дня повествования, который заканчивается строгим отцовским наказанием. Эти жестокие меры оставляют у мальчика глубокий след, и спустя почти двадцать лет, оказавшись в родном доме, он с горечью вспоминает место наказания и испытывает к отцу чувство враждебности, которое не проходит с годами.
В этот ранний период для матери важно сохранить в сыне живое сердце, несмотря на все детские капризы и необдуманные поступки. Любовь Аглаиды Васильевны, внимательная и требовательная, находит отклик в душе мальчика, который охотно делится с ней своими переживаниями. После искреннего признания и раскаяния Тёма испытывает возвышенные чувства, но, будучи под влиянием эмоционального возбуждения и физических страданий, он совершает по-настоящему смелый поступок.
Вспоминая любимую собачку Жучку, Тёма узнаёт от няни, что кто-то бросил её в старый колодец. Вначале во сне, а затем и наяву он спасает животное, несмотря на отвращение к грязной и неприятной среде колодца. Этот эпизод оставляет сильное эмоциональное впечатление, которое впоследствии влияет на восприятие героем сложных жизненных обстоятельств. В частности, в третьей части тетралогии, когда Тёма заболевает сифилисом, он сравнивает себя с Жучкой, брошенной в колодец.
Последствия детских «подвигов» выражаются в тяжёлой болезни с высокой температурой и необходимостью ледяных компрессов. Однако силён организм ребёнка, и после выздоровления наступает период внутреннего спокойствия и равновесия, когда окружающий мир кажется знакомым и радостным, а жизнь возвращается к обычному ритму.
Выздоровление совпадает с новым важным событием: Тёме разрешают проводить время на «наёмном дворе» — пустыре, арендованном отцом, где он играет с другими детьми, участвует в народных играх, посещает кладбище и гуляет у моря. Эти два года свободы завершаются поступлением в гимназию. Тёма успешно сдаёт вступительные экзамены, начинает испытывать страх перед строгими учителями и одновременно восхищение доброжелательным педагогом естественной истории. Появляются первые дружеские переживания, но со временем эмоциональный подъём сменяется более спокойным, повседневным настроением, и дни проходят однообразно, но плодотворно.
Особое значение имеет знакомство с одноклассником Ивановым, добрым и скромным мальчиком, который оказывается начитаннее Тёмы. Благодаря ему Карташев начинает читать произведения Майн Рида и Гоголя. Однако после неприятного инцидента Иванова исключают из гимназии, и их дружба прекращается не только из-за разных интересов, но и потому, что Иванов становится свидетелем малодушного поступка Тёмы. Это приводит к тому, что в классе Тёму начинают считать предателем, и его ждут несколько дней тяжёлого одиночества.
Позже Тёма вновь встречается с Ивановым уже в Петербурге, а пока у него появляются новые товарищи, с которыми он строит мечты о побеге в Америку, чтобы избежать привычного и пошлого образа жизни. Приятели, занятые строительством лодки, проявляют меньше интереса к учёбе, что отражается на их оценках. Тёма скрывает плохие отметки от семьи, поэтому последующие события становятся для родителей неожиданностью. Идея побега не реализуется, а компания получает прозвище «американцев». Приближаются экзамены, и страх неудачи приводит Тёму к мыслям о самоубийстве, которое, однако, заканчивается без последствий. Он успешно сдаёт экзамены и переходит в третий класс.
В этот период происходит сближение Тёмы с отцом, который становится мягче и ласковее, старается проводить больше времени с семьёй, рассказывая сыну о своих военных походах и товарищах. Однако здоровье генерала ухудшается, и вскоре дом Карташевых наполняется горем от утраты главы семьи.
На этом завершается первая часть тетралогии, а во второй — «Гимназисты» — читатель вновь встречается с Тёмой Карташевым, теперь уже учеником шестого класса.
