Sau khi bị tra tấn dã man, Lượm và Thúi cùng toán tù bị dồn vào khu sản lim tối tăm, hôi hám, ẩm ướt. Trong bóng tối đặc quánh, hai đứa bé run rẩy, vừa đau đớn vừa sợ hãi. Nhưng Lượm vẫn gắng gượng động viên Thúi bày trò để xua bớt nỗi lo, hai đứa vắt khô quần áo, tìm góc khô ráo trong xả lim để dựa vào nhau mà ngủ.

Lượm gặp hai đứa trẻ - con của tên mật thám và nhanh trí lấy lòng chúng bằng trò bắt chuồn chuồn khiến chúng ngưỡng mộ. Khi thấy chìa khóa bị rơi gần lính gác đang ngủ, Lượm khéo léo nhờ cô bé nhặt giúp. Giải thoát được mình, cậu bé giả vờ đi bắt chim để đánh lạc hướng hai đứa trẻ rồi chạy, nhanh chóng vượt rào thoát ra ngoài.

Đòn roi không khuất phục được cậu bé 14 tuổi. Thực dân Pháp quyết định chuyển Lượm đến Sở mật thám phòng nhì để tên quan thâm hiểm và cáo già trực tiếp dụ dỗ. Lượm lo sợ nhưng vẫn cố gắng giữ vẻ bình thản. Đến nơi, thay vì đòn roi, Lượm được cởi trói mời uống sữa và ăn bánh. Cách đối xử khiến cậu bé hoang mang vừa cảnh giác vừa mềm lòng vì quá đói nhưng Lượm vẫn quyết tâm không khai báo.

Sau lần trốn thoát khỏi trại giam, Lượm bị quản ngục theo dõi gắt gao và siết chặt kiểm soát. Nhưng sự gan dạ của cậu khiến tất cả tù nhân trong buồng giam khâm phục. Anh thợ máy - người tù lớn tuổi chăm sóc vết thương cho Lượm, tận tình coi cậu như em ruột, còn các bạn tù thì yêu mến và tự hào vì cậu đã thay mặt cả buồng giam đánh tát vào mặt ty an ninh.

Tại buồng giam, Lượm quen với một cậu bé bán kẹo gừng tên Thơm, bị chủ bóc lột và đánh đập phải bán kẹo để trả nợ. Ban đầu Lượm ghét sự nhút nhát, run rẩy của Thơm, nhưng rồi cảm thông cho hoàn cảnh đáng thương của bạn. Để động viên Thơm, mọi người trong buồng giả vờ mua kẹo, tạo nên bầu không khí tươi vui hiếm hoi chốn ngục tù. Tuy nhiên tên cài ngục hung ác đã xông vào đánh đập Thơm tàn nhẫn.

Lượm bị đưa vào một phòng giam chật hẹp, tối tăm, nơi hơn ba chục tù nhân bị giam giữ trong cảnh đói khát và đau đớn vì tra tấn. Trong những ngày đầu, mọi người nín thở lo lắng khi Lượm bị gọi lên tra khảo, sợ phải nghe tiếng kêu thảm thiết của một đứa trẻ. Nhưng cậu bé kiên cường chịu đựng không hé răng. Sau những trận tra tấn, thân thể Lượm tím bầm, đầy vết roi và máu.

Lượm và Tư 'dát' mang những đòn bánh tét chứa chuyền đơn bí mật đi về Huế. Khi ngang qua cầu Bao Vinh, hai đứa tình cờ trò chuyện vui vẻ với một cậu bé câu cá hồn nhiên và thông minh. Không ngờ Nguyễn Chí, tên phản bội từng làm quản lý trong trung đoàn, cùng đồng đội đang phục kích để bắt liên lạc viên Việt Minh. Hắn nhận ra Lượm, lập tức chặn đường, khống chế và đánh đập cậu tàn nhẫn rồi trói về.

Trong lúc Kim 'điệu' trò chuyện, vô tình phát hiện Nguyễn Chí, người anh nuôi mà cậu luôn tin tưởng chính là tay chỉ điểm cho địch. Khi Kim hoảng sợ định bỏ chạy, Nguyễn Chí lập tức khống chế, giao cho đồng bọn áp giải Kim về trụ sở an ninh. Tại đây, sau những trận đòn tra tấn tàn bạo, Kim 'điệu' khai ra nơi ở của anh Đồng 'râu' và một số bí mật của tổ chức.

Lượm trong lúc làm nhiệm vụ liên lạc đã bị thằng câu đá Đặng và một thanh niên lạ mặt bắt giữ vì nghi là việt gian. Chúng trói Lượm, khám xét kỹ và phát hiện cuộn tài liệu mật giấu trong bụng một con chim. Khi mở ra, cả hai mới biết Lượm là liên lạc của Việt Minh. Họ vội vàng cởi trói xin lỗi và vui mừng vì đã tìm thấy đồng đội. Đặng còn tặng Lượm mía để ăn dọc đường và một con dao nhỏ để tự vệ.

Lượm cố tình giả vờ ho để che tiếng súng cao su của Tư 'dát' bắn chim phía sau nhà khiến cả nhóm phải nén cười. Sáng hôm sau, anh Đồng 'râu' nhắc nhở ba đội viên nhí phải giữ gìn sức khỏe và chuẩn bị cho nhiệm vụ mới. Trước khi giao việc, anh nghiêm túc nhắc nhở nguyên tắc tuyệt đối giữ bí mật, kể cho bọn trẻ nghe về sự hy sinh kiên trung của các chiến sĩ cách mạng.