Glavnye geroi Aleksey i Tatyana Kazariny otpravlyayutsya na otdyh i popadayut v ocherednuyu detektivnuyu istoriyu. V eto vremya organy gosbezopasnosti zhdut pribytiya v Odessu osobo opasnogo prestupnika po klichke Buhgalter, kotoryy, po operativnym dannym, rabotaet v MGB, i ohotitsya za kartotekoy taynoy rumynskoy politsii, gde, yakoby, chislitsya ego familiya. Otdyhaya na plyazhe, cheta Kazarinyh vstrechaet sokursnika Leshi Vlada, kotoryy tozhe zanyat poiskom kartoteki. Est podozrenie, chto kartoteka spryatana u glavnogo avtoriteta Odessy - Mishi Virtuoza. Sluchayno na plyazhe Vlad znakomitsya s yunoy Mayey - samoy krasivoy devushkoy Odessy, kak nazyvaet ee Lesha. Vlad ocharovan. Na ocherednom soveshchanii Vladu predyavleny foto chlenov semi Virtuoza. Vlad, kotoryy nastaival na unichtozhenii vsey semi Virtuoza, vidit foto Mayi- plemyannitsy. Do shturma ostayutsya schitannye chasy. Vlad i Aleksey pronikayut v osobnyak k Virtuozu i umolyayut Mayyu bezhat, no devushka nepreklonna, ona ne ostavit dyadyu...
Film "Tri dnya v Odesse" propitan odesskim koloritom i flerom ocharovatelnyh krepdeshinov. V filme est vse: chistaya lyubov, intrigi i smelost geroev, kotoryh zasylayut v gorod, v moment provedeniya operatsii po unichtozheniyu geroev.