Действие фильма происходит в 1941 году. Согласно данным, полученным НКВД, немецкая диверсионная группа планирует взорвать в Москве завод, на котором должно начаться производство реактивных миномётов («Катюш»).
Чтобы выяснить планы вражеских агентов, в том числе разведчиков, работающих под дипломатическим прикрытием в немецком посольстве, и не дать им осуществиться, НКВД направляет на завод под именем Николая Петрова, на которого рассчитывает немецкая разведка, очень похожего на него Сергея Бирюкова, далёкого от спецслужб командира запаса, человека «как все» (отсюда и название фильма: «Один из нас»). Чекисты полагают, что он сумеет войти в доверие к врагу.
Бирюков вступает в контакт с работающим под прикрытием в немецком посольстве офицером разведки Отто Брайером, а затем с прибывшим из Берлина для руководства операцией разведчиком Келлером; в дальнейшем, Бирюков выясняет, что взрыв завода назначен на 21 июня 1941 года.
Благодаря инициативности и мужеству Сергея Бирюкова взрыв был предотвращён.