《合理怀疑》由一次肇事逃逸开始:一位地方检察官因卷入一起肇事逃逸案件,导致其生活发生了翻天覆地的变化,而恰巧另一名男子被误认为是肇事者后因谋杀罪被捕。。1980年代,北京。国家安全部门接可靠情报,境外某恐怖组织将潜入我境内刺杀来访的卡纳莱斯将军,严处长(徐阜饰)和助手邝野(金鑫饰)奉命侦破此案。情报人员方舟(江澄饰)和路远(叶晖饰)的相继被杀使侦察工作陷入困境。邝野的女友童年(邬君梅饰)与外商戴夫有业务上的来往,严处长抓住契机,要求童年紧密配合。戴夫安排童年接待来自海外的华裔学者李强(张志坚饰)和王兰(张敏华饰),严在童家采取了严密监控措施,以防不策。一日,卡纳莱斯抵华访问,李强和王兰无意间发现安装在童家的监听装置,二人大惊。恰巧童年推门回家,王兰与其博斗,童年挣扎中按响了报警器。仓惶出逃的李强和王兰一出门既遭我侦察人员跟踪......。