Перед читателем предстает молодой человек двадцати пяти лет, выпускник института путей сообщения, достигший того, к чему стремился четырнадцать лет, рискуя многим. После окончания учебы Карташев ищет работу, свободную от взяточничества. Полный идеалистических и благородных устремлений, он прощается с Шацким, с которым больше не встретится, и покидает Петербург, где провел шесть лет, которые показались ему коротким отрезком жизни. Возврат домой не приносит облегчения: отношения с матерью напряжены, в доме многое изменилось за время его отсутствия. Маня Карташева оказывается на скамье подсудимых по политическому делу, конфликты с мужем сестры Зины влияют на атмосферу в семье, где младшие дети, Аня и Сережа, заканчивают гимназию. В связи с финансовыми трудностями семья переезжает из просторного дома в небольшую квартиру в том же доме, где живет семья председателя военного суда Истомина, принимавшего участие в деле Мани.
Тема старается войти в устоявшуюся семейную жизнь, не противопоставляя себя религиозным традициям, посещая церковь по настоянию матери и сестер, участвует в решении семейных проблем и вновь берется за писательство. В это время он знакомится с родственницей Истоминых, Аделаидой Борисовной Вороновой, которая становится его невестой. Пребывание Карташева в семейном кругу оказывается недолгим: по настоянию дяди он готовится отправиться на фронт в качестве уполномоченного по доставке подвод. Однако, оказавшись в Бендерах, он при содействии устраивается практикантом на строительстве железной дороги.
Для главного героя начинаются дни непрерывной и напряженной работы. Его рвение требует от коллег усмирять его пыл, а собственное удовлетворение от способности трудиться придает ему дополнительные силы. Во время строительства он знакомится с семьей бывшего однокашника Сикорского, инженера с образованием из Гента и большим опытом. В инженерном окружении Тему воспринимают как «красного», хотя он не имеет отношения к революционным движениям. Курсируя между Бендерами и Одессой по служебным делам, он решает сблизиться с Маней, изучая программу партии, с которой она связана, и узнает, что сестра является членом организации «Земля и воля».
Несмотря на загруженность работой, которая занимает все время, мысли Карташева часто возвращаются к воспоминаниям об Аделаиде Борисовне. Его служебная карьера развивается успешно: ему повышают жалованье, он находит песчаный карьер, необходимый для строительства дороги, что укрепляет его репутацию как компетентного и надежного работника. По завершении участка дороги в районе Бендер, выполненного за рекордные сорок три дня, ему предоставляют престижную командировку в Бухарест, которая, однако, не оправдывает его ожиданий. Из Бухареста он направляется в Рени, где продолжает участвовать в строительстве. Сначала у него возникают трудности в отношениях с начальником строительства. Разливы Дуная, последующие обвалы железнодорожного полотна и усилия по спасению дороги становятся важными эпизодами его профессиональной деятельности.
Карташев с удвоенной энергией приступает к работе: разрабатывает балластный карьер, руководит заменой поврежденных шпал после наводнения, заслуживая полное доверие начальника, который делится с ним своим опытом. После долгих раздумий и под давлением сестер он делает письменное предложение Аделаиде Борисовне, изложенное в витиеватой форме.
Получив ответную телеграмму, он срочно отправляется в Одессу, испытывая одновременно счастье и страх, размышляя о той, которая казалась ему недосягаемой, а теперь готова разделить с ним светлый мир любви и добра. Однако впереди их ждет трехмесячная разлука: Дели уезжает на отдых, а Карташев занимается делами, связанными с подрядчиками, ездит по линии и ведет переписку с начальством, но все мысли заняты будущей жизнью с Дели и необходимостью поездки в Петербург, где он надеется получить доступ к секретам управления строительством дорог. По настоянию матери его сопровождает Маня, которая имеет собственные планы, связанные с политической деятельностью, и не собирается возвращаться домой или поддерживать контакты с семьей. Расставшись в Туле, они через десять дней встречаются в Петербурге в последний раз. Маня рассказывает Карташеву об организации народовольцев и их борьбе с режимом. Интерес брата к радикальным идеям не означает для него готовности к насильственным методам преобразования общества.
Таким образом, судьба героя, оказавшегося в финале на распутье, вероятно, сложится в соответствии с прогнозами Аглаиды Васильевны: если во французской революции значительную роль сыграли юристы, то в отечественной революции, по ее убеждению, решающую роль сыграют инженеры.
