Май 192… года. На заброшенной даче под Ленинградом найден убитым инженер Пётр Петрович Гарин. Одновременно в руках советских учёных оказывается письмо его погибшего в таёжной экспедиции друга, Манцева, из которого следует, что Гарин работал над проблемой «теплового луча». О том же говорят некоторые странные факты и любопытные находки на даче. Быстро выясняется, что настоящему Гарину удалось спастись от убийц-иностранцев — погиб его приятель, загримированный под настоящего инженера. Сам Гарин скрылся за границу. Бывший сыщик, а ныне физик Шельга отправляется следом за Гариным, чтобы узнать больше о его работе и убедить инженера вернуться.
Оказывается, что воспользовавшись идеями и материалами Манцева, Гарин действительно разработал аппарат, излучающий тепловой луч, способный прожигать объекты на большом расстоянии. Гарин хочет использовать свой аппарат для осуществления безумной идеи — стать властелином мира. Он собирается бурить сверхглубокие скважины в Южной Америке, чтобы добраться до находящихся в глубине Земли неисчерпаемых залежей золота. Для реализации проекта ему нужен крупный начальный капитал, и Гарин привлекает американского промышленника Роллинга. Роллинг пытается с помощью своих подручных-гангстеров захватить модель аппарата и убить Гарина, но в схватке с ними Гарин побеждает, подставляя убийцам ещё одного своего двойника и привлекая на свою сторону Зою Монроз — свою давнюю знакомую, любовницу Роллинга. Гарин и Роллинг договариваются, и на деньги Роллинга Гарин создаёт мощный аппарат, которым Роллинг уничтожает химический завод своих немецких конкурентов.
Ещё одним претендентом на аппарат Гарина становится немецкая нацистская организация, одним из агентов которой оказывается личный секретарь Роллинга Шефер. Втайне от Роллинга Шефер готовит похищение Гарина и аппарата для использования его организацией в качестве абсолютного оружия. Шельга находит Гарина, но, раненый Роллингом, надолго попадает в больницу. По выздоровлении Гарин приглашает Шельгу на яхту «Аризона», на которой он в компании Роллинга собирается отплыть в Южную Америку, где американец уже приобрёл для Гарина концессию на разработку недр. Шельга пытается убедить Гарина отказаться от своих прожектов и вернуть аппарат в Россию, но безуспешно. Зоя, оставшаяся на берегу, чтобы сохранить и при необходимости предать огласке компрометирующие материалы на Роллинга, по дороге из порта гибнет в автокатастрофе. Никакой страховки у Гарина не остаётся, фактически он оказывается в ловушке на яхте.
Шефер выводит из строя яхту вблизи необитаемого вулканического островка. Шельга бежит и успевает вплавь добраться до острова незадолго до шлюпок с яхты. Поднявшись по скалам, он становится свидетелем того, как небольшая группа неизвестных с помощью отравляющих газов убивает высадившихся, кроме двоих — Шефер надевает явно заранее подготовленные противогазы на себя и на теряющего сознание Гарина. Гарин и его аппарат оказываются в руках нацистов. К острову приближается гидроплан, который, очевидно, должен будет забрать группу. Шельга вызывает на себя огонь из аппарата Гарина. В результате луч аппарата пробивает стену потухшего вулкана и поток камней и воды из озера, образовавшегося в кратере, смывает всех в море. В живых остаётся лишь матрос, которого сразу после высадки отправили искать пресную воду — он избежал газовой атаки и вернулся к шлюпкам, застав там только мёртвых.
