Отставной моряк Лонгрен живет отшельником в маленьком рыбацком поселке. Он овдовел, целыми днями мастерит игрушечные кораблики и еле-еле сводит концы с концами. Соседи обходят дом Лонгрена стороной, считая его нелюдимым. Компанию ему составляет его дочь Ассоль — только она понимает и любит отца. Как-то раз Ассоль встречает незнакомого старика, который предсказывает малышке, что наступит день, и ее увезет прекрасный принц на корабле с алыми парусами, и эта сказка становится ее заветной мечтой. Всю свою жизнь Ассоль ждет суженого у моря, игнорируя смешки окружающих. И в один прекрасный день ее мечта осуществляется: отважный моряк Грей причаливает к их берегам под алыми парусами.
Московская актриса Галина Прокофьева оказалась в числе актерской бригады в первые дни войны. Ее вместе с коллегами отправляют на Карельский фронт на гастроли. Там Галина знакомится с Полыниным — командиром авиационного полка. Суровый офицер, услышав песни молодой актрисы, влюбляется в нее с первого взгляда. Галя уезжает дальше, а Полынин остается вместе с любовью в своем сердце. Именно она согревала его в тяжелые военные годы. Скупой на эмоции, Полынин писал Галине короткие письма, намереваясь жениться на ней после войны. Сценарий к фильму «Случай с Полыниным» был написан писателем Константином Симоновым.