影片改編自日本推理作家東野圭吾的代表作《嫌疑人X的獻身》，原名《完美的愛情》，後仍改爲和原著接近的《嫌疑人X》。
沉默寡言的天才數學家金石固（柳承范 飾）每天唯一的樂趣，便是去固定的便當店買午餐，只爲看一眼在便當店做事的鄰居白花善（李瑤媛 飾）。花善與外甥女允兒相依爲命，過 著平靜的生活，可是有一個總來找麻煩的前夫金哲民。終於有一天，花善因不堪忍受虐待，最終手刃了前來糾纏的前夫。石固察覺花善出於自衛而殺人的事實後，主動提出由他料理善後，爲此這樁犯罪設計完美的不在場的證明，保證讓花善和允兒不受到牽連。負責查辦此案的鄭警官（趙鎮雄 飾）是石固的好友對花善的兇手身份確認不疑，雖然沒有確鑿證據，卻依然執著地展開調查。
到底石固使用了怎樣的隱藏手法？最終他會爲愛獻身嗎？