Pendant la Grande Guerre Patriotique (probablement en 1942, à l'été).Aleksey Fedotov (Pavel Kadochnikov) est un major des renseignements soviétiques. Il assiste à l'interrogatoire d'un espion ennemi qui livre des informations sur le nouveau quartier général allemand à Vinnitsa, en Ukraine. L'espion réussit à s'évader pendant son transfert en camion cellulaire. Fedotov est parachuté en Prusse-Orientale pour approcher, dans une petite ville, une famille de commerçants en faillite dont le fils est l'adjoint du responsable SS chargé de la sécurité de Vinnitsa, von Rummelsburg. Se faisant passer pour un citoyen suisse, Fedotov parvient à monter une affaire commerciale avec la famille et le fils l'introduit à Vinnitsa. Seulement Fedotov ignore que von Rummelsburg cherche à démanteler les réseaux clandestins soviétiques et a une taupe dans son organisation...
Inspiré d'un roman, Agent secret (parfois appelé Les exploits d'un officier des renseignements) est le premier film soviétique après 1945 à évoquer l'action des services de renseignement durant le conflit. En plus du roman, le personnage principal est inspiré d'un homme authentique : Nikolai Khokhlov, agent du NKVD en 1941, qui avait été entraîné pour mener des attentats à Moscou si les Allemands venaient à prendre la ville, puis qui est parachuté en Biélorussie occupée où, déguisé en officier nazi, il participe à l'assassinat du Gauleiter, Wilhelm Kube. Passé au KGB après la guerre, il déserte à l'ouest en 1954.
Jusqu'à la mort de Staline, les films de guerre soviétiques ne brillent pas pas leur qualité. En général, ils sont à la gloire de Staline, ou bien valorisent les morts ou les estropiés du conflit. Agent secret tranche justement avec ce postulat. Il met à l'honneur le thème de l'espionnage. Fedotov retrouve sa femme après une mission pour un court instant ; aucune romance dans le film, l'officier est tout entier dédié à sa mission, et repart aussitôt sur l'ordre de son supérieur. Le scénario nous plonge dans le milieu très secret de l'espionnage, mais avec une dose certaine de réalisme. Tout le film se passe quasiment de nuit. Parachuté en territoire allemand, Fedotov doit faire montre d'un sang-froid exceptionnel pour ne pas être démasqué. Pour approcher le QG allemand à Vinnitsa, il mise sur les faiblesses d'une famille commerçante désargenté dont le fils s'est placé dans la SS. En outre le scénario oppose à Fedotov un adversaire à sa taille : von Rummelsburg, le chef du SD à Vinnitsa, qui parvient à placer une taupe dans les réseaux clandestins soviétiques, un Ukrainien -ainsi est abordé la collaboration avec l'ennemi de certains citoyens soviétiques. Fedotov, arrivé à Vinnitsa, installe son entreprise, tombe sur l'espion rencontré à Moscou qui avait réussi à s'échapper, et par un exceptionnel sang-froid, là encore, parvient à se sortir d'une mauvaise situation. Au traître ukrainien s'oppose les Ukrainiens patriotes, qui vont aider Fedotov dans sa mission. Le film montre toute les ruses et manoeuvres propres au monde des agents secrets : pour repérer le traître, Fedotov sacrifie un de ses employés à l'usine de Vinnitsa qui était venu spontanément se proposer à lui comme dénonciateur des Juifs et des communistes (sic). L'opérateur radio qui transmettait les messages de Fedotov après l'avoir rencontré en Prusse Orientale est éliminée, comme nombre de partisans ukrainiens, ce qui montre les risques énormes pris par ces personnes durant le conflit. Une fois la taupe éliminée, Fedotov peut mener à bien sa mission : en profitant des indiscrétions et des ennuis pécuniers du fils de commerçant devenu SS, il parvient à s'introduire au QG de Vinnitsa auprès du général dont il doit dérober les plans d'opérations. La fin du film, avec l'opération ratée de braquage du coffre-fort et l'enlèvement du général, est peut-être la partie la plus ubuesque. Cela n'enlève rien à l'intérêt de l'ensemble, où le héros Fedotov, navigue dans l'ombre, dans un monde où tous les coups sont permis, ce qui écorne quelque peu la figure du héros stalinien.