Позапрошлый век, уездный город Скотопригоньевск. Семья городничего Антона Антоновича Сквозник-Дмухановского празднует именины единственной дочери Анюты, девицы на выданье. Среди гостей - два ее поклонника, помещики: блестящий молодой повеса, аристократ Пьер Добчинский и впитавший в себя передовые идеи либерал Петр Иванович Бобчинский. Оба делают предложение, но Анюта не дает ответа: ей надо подумать. Звучат вальсы Шуберта, гости танцуют. На вечере присутствует только что прибывший в город N коллежский регистратор Эраст Петрович Фандорин, но на него никто не обращает внимания.
Поздний вечер того же дня. Будуар матери Анюты Марии Антоновны Сквозник-Дмухановской (близкие называют ее ласковым домашним именем Мария-Антуанетта). Свечи оплавляются на старинный паркет. Дочь признается матери, что ей сделали два предложения, и ее сердце склоняется к тому, чтобы выйти замуж за Петра Ивановича. Мать неодобрительно относится к выбору дочерью вольнодумца и запрещает ей встречаться с Бобчинским.
Утро. Анюта расстроенная ходит по саду, задумчиво хрустя французской булкой, наблюдает, как слуга Ванька Солнцев дрессирует спасенную им из городского пруда собачку, которую он назвал Тетка. Анюта говорит Ваньке, что надо найти прежнего хозяина собачки, обещает дать объявление в уездную газету.
День. В редакции газеты "Скотопригоньевские ведомости" Анюта сталкивается с Петром Ивановичем. Она рассказывает ему, что родители запрещают им встречаться, и Петр предлагает Анюте записаться на бестужевские курсы в их городе, чтобы под предлогом их посещения они могли общаться беспрепятственно. Петр Иванович оказался в редакции не случайно - он принес для публикации новый пасквиль на городничего. Попутно он забирает из редакции посылку с запрещенной литературой, которую ему надо распространить среди уездной молодежи. Редактор сообщает по секрету, что в их город инкогнито со дня на день приедет тайный агент царской охранки. При этом разговоре присутствует Эраст Петрович Фандорин, но на него никто не обращает внимания.
По дороге домой Анюта встречает Пьера, который приглашает ее вечером в кафешантан покурить кальян. Анюта в сомнениях - родители запрещают ей посещать злачные места, но ей любопытно попробовать кусочек красивой жизни. Вечером она переодевается в платье своей гимназической подруги, которая вышла замуж за унтер-офицера вопреки воле родителей и теперь прозябает в нищете, поэтому готова за скромную плату быть полезной дочке городничего.
Анюта и Пьер курят кальян в отдельном кабинете. Анюта отлучается в ватерклозет и там подслушивает разговор двух неизвестных дам: в Скотпригоньевск тайно приезжает агент царской охранки, по слухам, молодой и красивый отставной кавалерист. Накуренный Пьер отпускает сальные шутки в адрес своей дамы и пытается сорвать поцелуй с губ красавицы, но от непристойных домогательств Анюту спасает неизвестный мужчина, который представляется чиновником из Петербурга Иваном Александровичем Хлестаковым. Хлестаков провожает Анюту до дома и просит разрешения нанести утренний визит с целью быть представленным ее родителям.
Вернувшись домой с черного хода, Анюта снимает с себя унтер-офицерское платье, переодевается в пеньюар и бежит к папеньке, чтобы рассказать ему о предполагаемом визите агента царской охранки. Отец со слезами на глазах целует дочь, благодарит ее за своевременное предупреждение. Пользуясь моментом, Анюта вырывает у отца согласие на посещение ею бестужевских курсов, которое отец ей дает, скрипя сердцем.
Как только дочь, окрыленная, покидает кабинет отца, Антон Антонович открывает свой сундук с драгоценностями. Он боится, что тайный агент проведет в его доме негласный обыск и обнаружит бриллианты, нажитые нечестным трудом: городничий брал взятки и откаты с государственных проектов, направленных на улучшение дорожного покрытия в городе и строительство нового железнодорожного вокзала. Антон Антонович прячет половину бриллиантов в сиденье одного из стульев, а другую половину - в чучело бронзовой птицы.
Утром семья городничего за обычным моционом, также с утренним визитом присутствует Эраст Петрович Фандорин, но на него никто не обращает внимания. Восседая на изящных канотье, они пьют прохладительные напитки. Слуга докладывает: пришел Иван Александрович Хлестаков, просит его принять. Мария Антоновна падает в обморок, но быстро берет себя в руки. Входит Иван Александрович, представляется семейству отставным коллежским советником, а ныне - помещиком соседнего уезда. Иван Александрович подходит к Марии Антоновне и пристально смотрит ей в глаза. За кадром звучит вальс из кинофильма "Метель".
Анюта записывается на бестужевские курсы вместе с подругой, женой унтер офицера. Они изучают курс акушерства. Когда Анюта узнает, откуда берутся дети, она падает в обморок, но быстро берет себя в руки. В коридоре бестужевских курсов она сталкивается с Петром Ивановичем Бобчинским, который вручает ей запрещенную книгу с дарственной надписью. Мимо проходит Эраст Петрович Фандорин, но на него никто не обращает внимания.
Книгу случайно обнаруживает у дочери Мария Антоновна. Тем временем Анюта с помощью Ваньки Солнцева перехватывает любовную записку, адресованную Марии Антоновне. Так она узнает, что Хлестаков в прошлом, до замужества был любовником ее матери, они должны были пожениться, но в этот день мела метель, Хлестаков зпблудился и опоздал к началу церемонии, а отец Сергий по ошибке обвенчал Марию Антоновну с Сквозник-Дмухановским, который должен был жениться на совсем другой девушке. Между матерью и дочерью разражается скандал, обе шантажируют друг друга: мать - тем, что расскажет мужу о связи дочери с Бобчинским, а дочь - что расскажет отцу о связи матери с Хлестаковым. Обе падают в обморок, но быстро берут себя в руки. Полное примирение. Мать и дочь клянутся друг другу хранить тайны. В порыве откровенности Мария Антоновна рассказывает Анюте, что городничий - не ее отец. Ее настоящий отец - духовник семьи Сквозник-Дмухановских отец Сергий, который обвенчал ее с городничим из ревности, чтобы насолить своему сопернику Хлестакову. Анюта поражена. "Я верила в него, как в Бога, а он лгал мне всю жизнь!" - говорит она об отце Сергии.
Анюта снова встречается с Петром Ивановичем на бестужевских курсах. Она просит его помочь начать информационную войну против клерикализма, и основным объектом этой войны выбирает отца Сергия. В газете "Скотопригоньевские ведомости" выходят обличительные материалы о золотом брегете отца Сергия, которые подписаны псевдонимом Барышня из степи.
Ночь. Шепот. Робкое дыханье, трели соловья. В городском саду - свидание Пьера Добчинского и унтер-офицерской жены, которая сообщает, что ждет от него ребенка. Пьер говорит, что любит Анюту и собирается на ней жениться. В порыве ревности унтер-офицерская жена раскрывает тайну: Барышня из степи - это псевдоним Анюты Сквозник-Дмухановской, а потом совершает самоутопление в городском пруду. Этот разговор случайно подслушивают Мария Антоновна и Хлестаков, которые тоже находятся в городском саду на свидании. Разговор также слышит Эраст Петрович Фандорин, который спрятался в кустах.
Утро. Семья городничего - за обычным моционом. Восседая на изящных канотье, они пьют прохладительные напитки. В комнату входит Пьер Добчинский, он пришел сделать предложение Анюте. Тет-а-тет он намекает ей, что знает ее тайну, тайну Барышни из степи. Анюта в шоке, она падает в обморок, но быстро берет себя в руки. Хлестаков и Марья Антоновна придумывают план: чтобы спасти Анюту от брака с Пьером Добчинским, Хлестаков посватается к ней, они поженятся, а потом он даст ей волю. Анюта хлопает в ладоши от радости и говорит Пьеру: "Я другому отдана и буду век ему верна". Пьер в шоке.
На бестужевских курсах Анюта узнает, что ее лучшая подруга совершила самоубийство. Она клянется раскрыть тайну этого происшествия и рассказывает Петру Ивановичу о том, что ей, возможно, придется выйти замуж за Хлестакова, чтобы он дал ей волю. Петр Иванович раздираем противоречивыми чувствами, мучается сомнениями...
Городничий, будучи уверенным, что Хлестаков - тайный агент охранки, мучается сомнениями. Выдавать дочь за него или нет? Он решает попросить совета у Эраста Петровича Фандорина и рассказывает ему о том, что сколотил значительный капитал на взятках и откатах, и теперь боится, что Хлестаков его либо разоблачит, либо украдет капиталы, воспользовавшись женитьбой на его дочери. Эраст Петрович просит время на размышление.
Похороны унтер-офицерской жены. За гробом идут учащиеся бестужевских курсов, Анюта, Петр Иванович, Ванька Солнцев с собачкой Теткой и Эраст Петрович Фандорин, на которого никто не обращает внимания. Над разверзнутой могилой Анюта повторяет свою клятву расрыть причину смерти подруги и отомстить виновникам ее самоубийства. Петр Иванович произносит запрещенные речи, участники траурного митинга шепотом поют "Интернационал". Сразу по окончании мероприятия Анюта идет на квартиру унтер-офицерской жены и в течение нескольких часов разбирает ее бумаги. В одной из запрещенных книжек она видит пометки, написанные рукой Пьера Добчинского: "кг/ам", "аффтор, убей себя ап стену" и догадывается, кто стал причиной смерти ее подруги.
Тем временем в кафешантане взбешенный Пьер вызывает на дуэль Хлестакова. На рассвете они едут в ближайший лесок, где одним выстрелом из арбалета Пьер убивает Хлестакова. Мимо проходит Эраст Петрович Фандорин, но на него никто не обращает внимания.
Мария Антоновна, узнав о смерти Хлестакова, принимает монашеский постриг. В газете "Скотопригоньевские ведомости" выходит очередной пасквиль Барышни из степи, который проливает свет на тайну гибели унтер-офицерской жены. Пьер приходит в дом городничего и шантажирует Анюту, требуя выйти за него замуж. Анюта колеблется... Пьер дает ей сутки на размышления, иначе...
Эраст Петрович Фандорин, в сопровождении агентов царской охранки, арестовывает городничего за взятки и откаты. Потом они идут и арестовывают Петра Ивановича Бобчинского за распространение запрещенной литературы. Имущество городничего продают с молотка. Двенадцать стульев и чучело бронзовой птицы покупает уездное собрание.
В отчаянии Анюта выходит замуж за Пьера, вместе они усыновляют Ваньку Солнцева и берут в дом собачку Тетку.