Сдав последние экзамены, четверо выпускников школы, среди которых влюбленные друг в друга Дима (Александр Збруев) и Галя (Людмила Марченко), едут отдохнуть и почувствовать себя взрослыми в Прибалтику. Старший брат Димы Виктор (Олег Ефремов), который уже успел зарекомендовать себя в качестве ученого, считает, что ребята ведут себя легкомысленно и неправильно относятся к жизни. Однако от этого они себя вести по-другому не начинают… Фильм «Мой младший брат» снят по повести Василия Аксенова «Звездный билет».
Миша Короедов — обаятельный юноша, но лентяй и тунеядец. Он живет по принципу «лишь бы ничего не делать». По рекомендации своей знакомой Любы Миша становится опекуном ее бабушки, которая владеет собственным домом на побережье курортного города. У юноши большие планы на этот дом, но в надежде на наследство ему приходится выполнять многочисленные поручения своей подопечной. В скором времени новоявленный опекун влюбляется в Любу и делает все, чтобы старушке было хорошо, таким образом, вставая на путь исправления.