Na São Petersburgo do século XIX, envolta pela atmosfera singular das noites claras do verão russo, um jovem sonhador e solitário percorre as ruas da cidade em longas caminhadas noturnas. Habituado a viver mais em seus pensamentos e fantasias do que em contato com outras pessoas, ele encontra nas avenidas, nos canais e nas paisagens urbanas um refúgio para sua melancolia e para a profunda solidão que marca sua existência. Em uma dessas noites, enquanto vaga sem rumo, o narrador depara-se com uma jovem chamada Nástienka, que, tomada pela tristeza, chora junto ao parapeito de um canal. Sensibilizado pela cena, aproxima-se para ajudá-la e, desse encontro inesperado, nasce uma relação marcada pela confiança, pela delicadeza e pela partilha de sonhos e confidências.

À medida que os dois se reencontram ao longo de quatro noites consecutivas, uma crescente intimidade se estabelece entre eles. O protagonista, que durante muito tempo vivera isolado e preso às próprias ilusões, passa a experimentar sentimentos até então desconhecidos, vislumbrando a possibilidade de uma vida diferente e mais feliz. A presença de Nástienka ilumina seus dias e parece afastá-lo da existência cinzenta e solitária que levava. Entretanto, a felicidade vivida pelos dois possui a mesma fragilidade e brevidade das próprias noites brancas de São Petersburgo. Entre esperanças, lembranças e promessas, a história conduz os personagens a um desfecho inesperado e profundamente comovente.