В центре сюжета фильма "Три дня в Одессе" - чета Казариных, Алексей и Татьяна, которые приезжают в Одессу на отдых. Однако их отпуск превращается в детективную историю, когда они оказываются втянутыми в поиски опасного преступника по кличке Бухгалтер. Этот человек, якобы работающий в МГБ, охотится за картотекой румынской полиции, где может быть его имя.
На пляже Казарины встречают старого друга Алексея - Влада, который также занимается поисками этой самой картотеки. По слухам, она спрятана у местного авторитета Миши Виртуоза. Влад знакомится с Майей, племянницей Виртуоза и самой красивой девушкой Одессы по мнению Алексея. Влад влюбляется, но ситуация осложняется, когда он узнает, что предстоит штурм особняка Виртуоза.
Время поджимает, и до начала операции остаются считанные часы. Алексей с Владом решают проникнуть в дом к Виртуозу, чтобы предупредить Майю о надвигающейся опасности. Они умоляют её спастись, но девушка отказывается покидать дядю. Сюжет фильма полон напряжения и неожиданных поворотов, где личные чувства героев сталкиваются с жестокой реальностью преступного мира Одессы.
