В Атлантике одновременно проводятся учения ВМС НАТО и советского морского флота. У американцев заключительная фаза маневров, им предстоит испытание подводной лодки «Барракуда», оснащенной 16 ядерными боеголовками, управляемыми компьютером. Советские самолеты-разведчики контролируют действия «противника». Однако в разгар учений происходит непредвиденное и под угрозой оказываюся не только дальнейшее проведение учений, но и жизни сотен людей.
Режиссер Михаил Туманишвили умеет снимать фильмы о настоящих мужчинах. До «Случая в квадрате 36–80» у него вышел «Ответный ход», в котором также играли Михай Волонтир и Анатолий Кузнецов. Потом он снял «Одиночное плавание» — об экстремальной ситуации во время учений в Тихом океане. Герои всех его картин – мужественные люди, профессия которых защищать Родину. Без лишних слов и никому не нужного пафоса они это делают на отлично.