На 17 году жизни отец Петра посылает его на военную службу. Петр со своим слугой Савельичем едет в Оренбург. В Симбирске, в трактире остановившись на ночлег, он знакомится с ротмистром Зуриным, и проигрывает ему на бильярде крупную сумму — 100 рублей.
Подъезжая ближе к Оренбургу, Гринев и Савельич попадают в буран. Отыскаять путь им помогает случайный человек, он выводит кибитку Гринева на постоялый двор. В признательность за оказанную услугу Петр дарует незнакомцу свой личный заячий тулуп.
Уже в Оренбурге Гренев по предназначению едет в Белогорскую крепость, которая по сути оказывается обыкновенный деревушкой, окруженной древесным забором. Там он сходится с комендантом крепости Мироновым Иваном Кузьмичом, его супругой Василисой Егоровной и дочкой Машей. В доме Мироновых Гринев становится действительно членом семьи, он влюбляется в их дочь Машу.
Гринев сближается с поручиком Швабриным, который представляется ему интеллигентным и увлекательным человеком. Однако скоро меж ними случается ссора: предлогом послужили стихи, которые написал Гринев Маше. Швабрин критикует стихи и нелестно отзывается касательно Маши. Меж героями происходит дуэль, в итоге Гринев ранен. Маша заботится о нем и ему объясняет поведение Швабрина. Причиной было то, что он претендовал на ее руку, однако получил отказ. Петр пишет о намерении жениться своему отцу. Тот, имеющий «триста душ», не хочет брака собственного потомка на бесприданнице. Маша отказывается выходить за Гринева без благословения его родителей.
Скоро крепость захватывают мятежники под предводительством Емельяна Пугачева. Коменданта и иных офицеров, не присягнувших на верность самозванцу, вешают. Погибает от удара сабли и Василиса Егоровна. Швабрин переходит на сторону Пугачева. Пугачев милует Гринева. Как выяснилось, что Пугачев и был тем скитальцем, которому Гринев подарил тулуп.
Пугачев отпускает Гринева и Савельича, лично же готовит пришествие на Оренбург. Маша от потрясений заболела и осталась в крепости. По приходе в Оренбург Гринев сталкивается с генералом и докладывает о случившемся. Гринев просит вызволить Белогорскую крепость, однако генерал и другие военнослужащие считают это чрезвычайно рискованным мероприятием. Гринев получает послание от Маши, в котором она извещает ему, что Швабрин вынуждает ее выйти за него замуж. С помощью Пугачева Гринев вызволяет Машу и отсылает ее к своим родителям в качестве жены. Сам Гринев остается в армии.
В конце военной кампании Гринева арестовывают. Представ перед трибуналом, он уверен, что сумеет оправдаться, однако его клеветает Швабрин, заявляя, что Гринев — шпион Пугачова, которого отправили в Оренбург. Гринев осужден, его ожидает позор и ссылка в Сибирь на вечное поселение, однако Маша выручает его, обращаясь за прощением к самой императрице.