一九四零年冬。两名中国孩子，楚楚和罗小蛮由中国内地出发，几经辗转，历尽艰辛，到达苏联莫斯科附近的国际儿童院，这是一所专门收养各国共产党领袖子女的寄宿学校。在那里，两个孩子结识了以中德混血儿张卡尔为首的一批外国孩子。一个祖父般严厉而慈祥的老人是这所儿童院的灵魂。新奇的学校生活温馨而又时常产生烦恼，在朝夕相处的时光中，张卡尔对楚楚产生了少男少女之间的微妙感情。而罗小蛮始终难以忘却在日寇铁蹄下的祖国。夏天到了，儿童院的孩子们选择各自喜爱的夏令营度假，张卡尔和楚楚来到了白俄罗斯的明斯克……就在到达夏令营的第二凌晨，也就是一九四一年六月二十二日，德国法西斯的炮火摧毁了孩子们的宁静生活，一场惨绝人寰、震惊世界的悲剧发生了。德国法西斯当着孩子们的面杀害了女教师维拉，所有的孩子们与战俘与平民一样沦为囚徒。儿童院召回了散落在尚未沦陷地区里度假的孩子们，准备迁往西伯利亚。混乱中，罗小蛮等几个男孩子躲藏起来，决意参军投入反法西斯的战斗。他们是孩子，而无法混上开往前线的军列，从此过上了流浪儿的充满艰辛的生活。德军占领区内，楚楚和张卡尔等人被迫为德军洗刷战马，能说德语的张卡尔机智地诱骗到德军士兵的枪支，企图掩护楚楚等人逃跑，楚楚等人骑马逃跑，张卡尔却身陷绝境，不幸牺牲。纵马飞奔的楚楚也终未躲过德国炮火的轰击，不幸落马……。
　　后方，饥饿在蔓延，为了换取充饥的面包，罗小蛮不得不去医院卖血，当区苏维埃的老区长得知这群孩子是国际儿童院的学生时，心生恻隐，为他们找到了聊以糊口的工作，罗小蛮从此成了专门送达“阵亡通知书”的“黑信使”。为了杀一儆百，德军决定公开处决逃跑失败被抓回的孩子，枪决在即，一俄罗斯老者挺身而出决定为孩子替死，可是他只能换取一位孩子的生命。正当德军残酷地玩味屠杀的过程之际，一位德国将军来到刑场，他流露出对东方女孩的一种特殊兴趣，楚楚死里逃生，被带到了东普鲁士德军司令部。身陷囹圄的楚楚出乎意料地受到德国将军的优待。终于有一天，楚楚知道了纳粹将军有一种残酷的嗜好：用文身后的人皮制作各式各样精美的灯罩，纳粹将军梦寐以求的是楚楚细腻而光洁的皮肤。愤怒的楚楚企图自残，但是，纳粹将军阻止了她的企图，并开始了他的“艺术创作”……后方，罗小蛮收养了一个失去双亲的小女孩娜佳，原本艰辛的生活变得更加困难，但俩人相依为命，却颇有人情趣味。一天，他俩发现住地附近变成了德军战俘的驻扎地，强烈的复仇心理驱使罗小蛮每天用弹弓“惩罚”敌人。苏军反攻的炮火层层迫近，大势已去的德军开始丧心病狂地屠杀战俘和平民，纳粹将军终于完成了在楚楚后背上的“杰作”，并大发所谓艺术永恒的感慨。后方，罗小蛮的“弹弓战”终于引发了战俘的骚乱，苏军管理人员误认为是暴动，开枪镇压，罗小蛮将狂怒的德军战俘引至一幢废墟里，情急之中，引燃了汽油桶，与敌人同归于尽，小娜佳悲痛欲绝。纳粹将军将自己的“杰作”楚楚带到战场之外的荒野里“放生”，然后回到司令部饮弹自杀，多年来收藏的人皮灯罩与他的罪恶一齐葬于火海。楚楚被盟军的红十字会收容，面临例行的淋浴时，楚楚拼死不愿脱去衣服。当护士们强行撕开她的衣服时，都被楚楚后背图案惊呆了：展现在人们面前的竟是一色彩斑斓的德国法西斯鹰徽。楚楚的身份引起了盟军和苏军的怀疑，在讯问中，楚楚缄口不语。夜里，楚楚爬到篝火边，用燃烧的木头，狠命地朝背上的耻辱烙去。苏军终于查明了楚楚的身份，她被送到莫斯科接受了良好的治疗，瓦特金院长带着娜佳来看望楚楚，告知了罗小蛮的死亡。沉默中传来红场阅兵式的礼炮轰鸣。楚楚流下了无声的眼泪。楚楚的植皮手术历经数年，终因植皮面积过大和医疗水平的限制而失败。许多年以后她的一位画家朋友将文身图案绘制成画，收藏于历史博物馆以昭示后人永世不忘战争的罪恶。