Вызвавшее сенсацию научное открытие ученого Игоря Пантелеева привлекает внимание иностранной разведки. Шпионы решают завербовать молодого сотрудника НИИ в свои ряды. Попытки склонить Пантелеева к саботажу и измене Родине не приводят к положительным результатам. Чтобы спасти жизнь Игорю, советские чекисты меняют ему имя. Но шпионы рассекречивают их планы. Тогда к ученому приставляют майора, который должен охранять Пантелеева от планируемого покушения на его жизнь. «Выстрел в тумане» — шпионский фильм о противостоянии советских чекистов с иностранными шпионами во времена Холодной войны.