Czteroletnia Basia razem z mamą jedzie pociągiem do Warszawy. W trakcie podróży matka dziewczynki ginie tragicznie, a osieroconym dzieckiem zajmują się państwo Budziszowie. Niestety, w miasteczku wybucha epidemia, Basia zostaje odesłana do Warszawy, do ludzi, których adres miała przy sobie.
Podczas podróży Basią zajmują się dwie damy i stary aktor Walicki. Tymczasem kartka z adresem zostaje zalana mlekiem i nie można jej odczytać. Ponieważ na Basię nikt nie czeka na dworcu, Walicki zabiera ją do swojego mieszkania, które dzieli z młodym artystą, Szotem. Szot odcyfrowuje karteczkę i stwierdza, że znajdowało się na niej nazwisko znanego literata - Stanisława Olszowskiego. Kiedy pisarz wraca wieczorem do domu, zastaje w swoim łóżku śpiącą dziewczynkę.
Zdezorientowany Olszowski próbuje dowiedzieć się, w jaki sposób w jego domu znalazła się mała Basia. Udaje się więc do Szota, żądając od niego wyjaśnień. Aktor jednak uparcie twierdzi, że niczego nie wie. Tymczasem dziewczynka zdołała już zadomowić się w kawalerskim mieszkaniu pisarza, rozkochać w sobie wszystkich mieszkańców kamienicy, łącznie ze służbą i psem. Do Warszawy wraca panna Stasia Olszańska. Znajduje telegram od doktora Budzisza z wiadomością o osieroconej Basi. Panna Olszańska jest przerażona, nie wie, co się stało z dziewczynką.
W odpowiedzi na ogłoszenie o zaginięciu dziewczynki do domu babci Tańskiej przyjeżdżają kobiety z pociągu oraz Budziszowa, która znajduje Walickiego w teatrze. Kiedy nieporozumienie zostaje wyjaśnione, kobiety ruszają na dom Olszańskiego, ale pisarz nie chce oddać im dziewczynki. Basia także nie chce opuścić wujcia. Sąd postanawia, że dziewczynka będzie mieszkała po miesiącu u każdej ze stron.
Basia jest oczkiem w głowie wujcia Olszowskiego i cioci Olszańskiej. W jednym i w drugim domu odwiedzają ją często starzy przyjaciele, Walicki i Szot. Babcia Tańska spostrzega, że jej wnuczka i pisarz Olszowski darzą się szczerą sympatią. Postanawia doprowadzić do ich małżeństwa. Tego samego pragnie Basia. Niestety, przed Bożym Narodzeniem dziewczynka zapada na zapalenie płuc. Jej opiekunowie nieustannie czuwają przy łóżeczku chorej. Oczywiście, nie mogą odmówić żadnej prośbie dziecka. I tak za sprawą Basi wujcio i ciocia Stasia pobierają się.
Minęło dziesięć lat, Basia wyrosła na śliczną, acz szaloną pannę. Jej wujcio staje się idolem szkolnych koleżanek. Na ich prośbę Basia wykrada z domu drobiazgi należące do sławnego pisarza. Któregoś dnia przez pomyłkę bierze kilka kartek nieprzepisanego jeszcze rękopisu nowej książki. Widząc zmartwienie wujcia, Basia przyznaje się do winy. Pan Olszowski nie posiada się ze zdumienia. Nie przyszło mu nawet do głowy, że cieszy się tak wielką popularnością wśród dorastających panienek. Rozpromieniony pisarz zaprasza wielbicielki do kawiarni.
Dwaj młodzieńcy rywalizują na śmierć i życie o względy Basi. Dziewczyna nie wie, którego wybrać, wystawia więc ich na próbę. Zazdrosna koleżanka Wanda odbija jej jednego z chłopców. Akurat zbliżają się urodziny dyrektorki szkoły, dziewczęta przygotowują specjalny program. Urażona Wanda odmawia udziału w uroczystości, wreszcie zgadza się łaskawie - pod pewnymi warunkami.
W czasie uroczystości szkolnej dochodzi do tragedii, Basia i Wanda trafiają do szpitala. Basię odwiedza zakochany bez pamięci Julek. Dziewczyna szybko wraca do zdrowia i do zajęć. W szkole nauczyciel wypytuje ją, czy zaginiony geograf Bzowski był jej ojcem. Basia postanawia dowiedzieć się czegoś o swojej przeszłości. Jedzie odwiedzić grób matki i spotyka się z doktorową Budziszową.
Basia spotyka się z dawnym przyjacielem ojca, który kontaktuje ją z jedynym żyjącym członkiem wyprawy w odludne rejony Ameryki Południowej, gdzie zaginął profesor Bzowski. Nieoczekiwanie dziewczyna dostaje spadek po babce. Postanawia przeznaczyć wszystkie pieniądze na zorganizowanie wyprawy w poszukiwaniu ojca. Kończy się rok szkolny, Basia razem z Gastonem Dumauriakiem wyrusza do Ameryki Południowej.
Pokonując wiele trudności i niebezpieczeństw, Basia i Gaston Dumauriac docierają do indiańskiej wioski, gdzie mieszka dziwny biały człowiek, uznany przez tubylców za czarownika. Basia rozpoznaje w nim zaginionego ojca. Niestety, on nie poznaje ani córki, ani przyjaciela. Zrozpaczona dziewczyna nie załamuje się jednak, próbuje namówić ojca, by wrócił z nią do Polski.
Niestety, powrót profesora Bzowskiego do kraju nie wpływa na poprawę jego zdrowia. Wizyta u wybitnego neurologa również nie przynosi rezultatów. Nieszczęsny człowiek, który "umarł za życia", nadal tkwi w swoim zamkniętym świecie. Basia, która z taką determinacją walczyła o odnalezienie zaginionego, teraz postanawia sama odszukać jego duszę. Zabiera ojca do małej rybackiej wioski, by tam w spokoju powracał do zdrowia. Jest stale przy nim. Dopiero na wieść o ciężkiej chorobie Walickiego Basia wyjeżdża do Warszawy.
Śmierć pierwszego opiekuna Basi, aktora Walickiego, okrywa żałobą grono przyjaciół. Adam Bzowski, choć przystosował się do bycia wśród ludzi, nadal żyje w swoim wewnętrznym świecie. Basia pokazuje ojcu znane mu niegdyś miejsca w nadziei, że coś poruszy jego umysł i pomoże odzyskać pamięć. Podczas wizyty u profesora Sommera Bzowski zaczyna zachowywać się dziwnie. W pracowni uczonego, która przed laty była jego drugim domem, jego umysł budzi się z uśpienia. Basia ma nadzieję, że jakiś wstrząs ostatecznie wyrwie ojca z mroków niepamięci.