Главный герой книги, Артём (24-летний[4] молодой человек), живёт на станции «ВДНХ», страдающей от нашествия так называемых «чёрных» (мутантов), идущих со стороны «Ботанического сада». На их станцию приходит загадочный человек — Хантер, который берётся разобраться с этой ситуацией. В личном разговоре Артём рассказывает ему, как лет в 10 он с друзьями открыл гермозатвор, отделяющий станцию «Ботанический сад» от эскалаторов, ведущих на поверхность. Перед походом к станции Хантер берёт с него обещание добраться до Полиса, разыскать там некоего Мельника и передать тому запаянную гильзу с посланием, если сам он не вернётся через двое суток.
Спустя сутки после того, как Хантер должен был вернуться, друг Артёма, Женька, сообщает ему, что он в составе группы собирается на «Рижскую», так как решается вопрос об объединении этой станции с «ВДНХ», а также для прокладки телефонного кабеля до этой станции. Артём присоединяется к нему. На перегоне между «Алексеевской» и «Рижской» с участниками экспедиции начинают происходить странные вещи — некоторые теряют сознание, другие впадают в ступор. При этом, в отличие от остальных, Артём слышит оглушающий шум из труб. Группа с трудом выбирается из опасного участка тоннеля и наконец добирается до «Рижской». Там к нему подходит некто Бурбон — человек, который просит Артёма провести его до «Сухаревской», утверждая, что туннель от «Проспекта Мира» до «Сухаревской» «нехороший» и полагаясь на необычную «устойчивость» Артёма.
Артем доходит до «Проспекта Мира» вместе с Бурбоном.
По пути от Проспекта Мира Бурбон гибнет загадочной смертью. Артёма, который решил тащить тело Бурбона до станции, подбирает некто Хан. С «Сухаревской» Хан с Артёмом вместе с несколькими другими людьми идут в сторону «Китай-города». На «Тургеневской» Хан чувствует, что в туннеле впереди опасность, и советует идти по параллельному тоннелю, но бо́льшая часть отряда, не поверив ему, уходит дальше и погибает. До «Китай-города» доходят, едва успев уйти от движущейся за ними аномалии в тоннеле, лишь Артем, Хан и Туз, член того отряда. На «Китай-городе» Артём теряет из виду своих спутников из-за нападения, в результате которого он вынужден бежать в сторону «Кузнецкого Моста». По пути он знакомится с Михаилом Порфирьевичем и его внуком Ванечкой, страдающим умственной отсталостью. Переночевать на «Кузнецком Мосту» им не удаётся, Михаил Порфирьевич в беседе с Артёмом проговорился и за ним охотятся красные. Троица бежит в сторону «Тверской», которую захватили фашисты. Артёма и Михаила охрана пропускает, а Ванечку убивает офицер. Артём не может этого стерпеть, нападает на офицера и убивает его.
Артёма хватают и приговаривают к смертной казни через повешение, но в самый последний момент его спасает отряд троцкистов. Они высаживают его на «Павелецкой» и уезжают. Тут Артём понимает, что остался без документов, а из вещей у него только автомат и фонарь. Он знакомится с Марком, который предлагает способ попасть на территорию Ганзы — в переходе начальник «Павелецкой-кольцевой» устраивает крысиные бега. Марк договаривается с ним, что если его крыса выиграет, то они с Артёмом получают визы, в противном случае год чистят туалеты. Их крыса благополучно проигрывает. Обоих хватают и ведут на место работы. На пятый день работы Артём сбегает и попадает на «Серпуховскую», где его подбирает Тимофей, свидетель Иеговы. Он отводит его в «Сторожевую Башню» — поезд в перегоне «Серпуховская» — «Тульская». Затем Артём уходит оттуда и приходит на заброшенную станцию «Полянка», где встречает двоих путников. После разговора Артём преодолевает последний перегон, отделяющий его от Полиса.
В Полисе он спрашивает Мельника, ему отвечают, что Мельник будет завтра утром. Артём, прогулявшись по Полису, знакомится с Данилой — брамином (хранителем). Он ему рассказывает про некую книгу, в которой, по слухам, записано будущее и хранится она в библиотеке им. Ленина. Утром на станцию приходит человек, в котором Артем признает сталкера (он именно так их себе и представлял), человек окликает Артема и спрашивает: «Ты с „ВДНХ“?», и представляется: «Мельник». Артем отдает ему послание от Хантера. Совет, собранный по заявлению Артёма, выносит вердикт — Полис в беде и не может помочь «ВДНХ». После этого к нему подходит брамин и просит проследовать за ним, на собрание. Брамины предлагают Артему подняться в библиотеку за книгой. За это они, мол, ему откроют способ решить ситуацию с «ВДНХ». Артём соглашается и узнаёт, что вести группу будет Мельник, а человеком от браминов будет Данила. Поднявшись в библиотеку, отряд сталкивается с библиотекарями — странными существами-мутантами, живущими в библиотеке. Артём с Данилой отделяются от группы и идут в книгохранилище, где Артём безуспешно пытается найти книгу (брамины сказали ему, что книга сама его позовёт).