Дмитрий Гусев и Илья Куликов - молодые ученые, одержимые наукой и жаждой совершать открытия. Гусев, специализирующийся в ядерной физике, порою не видит той опасности, что несут в себе его эксперименты, жертвуя не только своим временем, но и жизнью ради научных изысканий. Куликов же предпочитает теоретическую физику. Оба влюблены в одну девушку, которая предпочитает Гусева и выходит за него замуж. Но сомнения в правильности своего выбора у молодой жены становится все сильнее, когда ее муж становится замкнутым и отчужденным. Гусев тем временем, несмотря на серьезную опасность, продолжает эксперимент своего учителя, умершего от радиации. "Девять дней одного года" был признан лучшим фильмом 1962 года журналом "Советский экран".