
Уже в осаждённом городе Миша, Стёпка и их приятель Васька решают открыть чемодан. Найдя внутри вместо минералов сигнальный пистолет (ракетницу) с большим количеством сигнальных ракет (патронов) и, баловства ради, выстрелив из неё, они оказываются в поле зрения сотрудников советской контрразведки. Во время беседы в штабе ребята узнают, что подобные ракеты (название фильма «Зелёные цепочки» описывает условный сигнал из пяти зелёных ракет) используются для наведения немецких бомбардировщиков на цели в городе. После разговора мальчишки решают самостоятельно найти и выследить «фронтовика дядю Петю». Вопреки воле взрослых участвуя в мероприятиях по выявлению шпионской сети, ребята, рискуя жизнью, помогают майору контрразведки выйти на след диверсантов, наводящих самолёты на оборонные объекты города и устраивающих взрывы на продовольственных предприятиях Ленинграда (в результате такого взрыва на хлебозаводе погибает мама одного из героев фильма)...