《秘密图纸1965》讲述了火车站月台上的一场意外：刚出差归来的李化（李力 饰）因一时疏忽，弄丢了装有秘密图纸的公文包。公安局丁局长（邢吉田 饰）得知消息后，立即通知正在医院养病的侦察员石云（田华 饰）出院接受任务。石云随即展开调查，在走访过程中，老中医古仲儒（刘季云 饰）逐渐进入她的侦察视线。与此同时，石云的丈夫、军区保卫干事陈亮（王心刚 饰）按照上级安排，主动接近演奏家方莉（师伟 饰）。经过多方查访，石云发现厨师叶长谦（李壬林 饰）嫌疑重大。叶长谦被捕后百般抵赖，甚至企图毁掉图纸，但当场被石云识破。进一步分析后，石云确认古仲儒才是幕后操纵者，而方莉则是他的同谋。当方莉谎称姐姐生病，准备前往深圳，并声称途中要请一位老中医为其诊治时，收网行动的时机终于到来。
