Картина рассказывает о мире женской спортивной гимнастики 1970-х годов, когда сторонники академических традиций вступили в противостояние с приверженцами сверхсложных элементов. Прототипом героини Татьяны Малышевой стала олимпийская чемпионка Ольга Корбут, фрагменты спортивной биографии которой легли в основу сценария. Главную роль исполнила Ирина Мазуркевич; это был её дебют в кинематографе. На Всесоюзном кинофестивале спортивных фильмов (1976) спортивная драма «Чудо с косичками» получила призы в номинациях «За лучшую женскую роль» и «За лучшую операторскую работу».
Фильм построен как своеобразный репортаж с крупного международного турнира по спортивной гимнастике. Борьба за первое место в личном зачёте разворачивается между спортсменкой из ГДР Эльзой Штрам и представительницами советской сборной — Татьяной Малышевой и Светланой Кропотовой. Штрам и Кропотова — приверженцы классического направления развития гимнастики. Таня Малышева, которую называют «чудом с косичками», вместе со своим тренером является ниспровергателем канонов и традиций; их девиз — «ультрасовременность в сочетании с виртуозностью». Из-за травмы, полученной «на ровном месте», Татьяна более полугода не участвовала в соревнованиях. За время её отсутствия Международный технический комитет ввёл запрет на элементы класса «ультра-си», связанные с риском для здоровья спортсменов.
Тем не менее, выполняя упражнение на бревне, Таня делает сальто назад в группировке — это элемент высшей категории сложности. Зрители сначала бурно аплодируют, а затем, увидев невысокую оценку на табло, начинают негодовать. Комментатор поясняет, что судьи снизили ей баллы за нарушение правил. Во время перерыва к тренеру Татьяны подходят члены технического комитета, арбитры, журналисты и настоятельно просят не включать в программу на брусьях знаменитую «петлю». Наставник, выслушав претензии, отвечает: «Представьте, что вы научились летать. Неужели вам не захочется показать людям, что они тоже смогут когда-нибудь ощутить чувство полёта?» Тем временем тренер пребывающей в смятении Светланы Кропотовой убеждает свою подопечную в том, что отсутствие трюков в её упражнениях связано с пониманием, что «гимнастика — это не цирк».