L'histoire commence à Riazan, en 1875. Le jeune médecin Ivan Pavlov manque de financent pour la recherche scientifique et doit acheter les animaux de laboratoire avec ses propres économies. Il s'oppose à son ancien assistant, Zvantsev, qui incapable de sortir de l'obscurantisme lui reproche de s'attaquer au « sanctuaire de l’esprit ». Récompensé par un prix Nobel pour ses travaux sur la physiologie de la digestion, Pavlov ouvre la voie à une étude objective des fonctions cérébrales des animaux supérieurs. L’année révolutionnaire 1917 arrive. Pavlov rejette avec colère l'offre de l'agent américain de partir à l'étranger ; il reste pour toujours avec son peuple.