Популярная певица Зоя Болотникова после концерта в Москве отправляется на гастроли в Скандинавские страны транзитом через Ленинград. В поезде к ней вваливаются пьяные финны, перепутавшие купе. После их ухода певица обнаруживает пропажу пиджака, в котором находится ее загранпаспорт. Зоя в панике, ведь без него она не сможет пересечь границу. На станции «Бологое» в поезд садятся два безбилетных пассажира — Миша и Петр Никитич, врачи-анестезиологи. Их по недоразумению принимают за работников милиции, направленных специально для расследования кражи. Чтобы их не высадили, «зайцы» вынуждены играть роль сыщиков. Миша рьяно принимается за дело. В итоге у него под подозрением оказываются все участники событий. Следствие заходит в тупик, и уже самих «следователей» просят предъявить документы.
И тут выясняется, что на самом деле пиджак с паспортом никуда не пропадал — его случайно утащил финн, когда его выдворяли из купе. Розыск благополучно завершается, пассажиры, уставшие, но довольные, прибывают в Ленинград.