Действие происходит в феврале — марте 1945 года, когда исход Второй мировой войны уже был предрешен. Полковник советской разведки Максим Максимович Исаев (Вячеслав Тихонов), он же штандартенфюрер СД Штирлиц, получает задание выяснить, кто из немецких руководителей ведет переговоры о перемирии с Америкой и Великобританией.
Разведчик попадает под подозрение начальника безопасности Третьего рейха Кальтенбруннера (Михаил Жарковский), и тот распоряжается взять его под наблюдение. Чтобы помешать переговорам, Штирлиц идет на контакт с Мартином Борманом (Юрий Визбор), одним из руководителей нацистской партии, и сообщает ему о якобы готовящемся заговоре против Гитлера. Разведчик старается добиться одного — использовать соперничество в высших эшелонах власти в своих целях.
Завершив «служебное расследование», глава гестапо Мюллер (Леонид Броневой) получает весомые улики, подтверждающие, что Штирлиц — советский разведчик, но не торопится его разоблачать…
В год выхода фильма на экран интерес к нему был огромен. По вечерам города и поселки вымирали: люди застывали перед телеэкранами. Самые нетерпеливые, раздобыв телефон режиссера, звонили Татьяне Лиозновой домой, чтобы выяснить, что же будет дальше. Судьба Максима Максимовича Исаева волновала всех. Популярный актер Вячеслав Тихонов после этой роли стал настоящим кумиром. Любопытно, что в этой картине у артиста был… дублер. В тех сценах, когда снимали крупным планом руки Штирлица, его подменял ассистент художника Феликс Ростоцкий: нельзя было допустить, чтобы в кадр попала татуировка Тихонова, сделанная в ранней юности.
…Вот уже в который раз разведчик Исаев отсчитывает мгновения последней военной весны. Трудно найти человека, который не видел бы фильм Татьяны Лиозновой. Но еще труднее найти того, кто не захочет пересмотреть его снова.