Сериал "Матрёшка" переносит нас в Ленинград начала восьмидесятых. Главная героиня, студентка Юля, живет обычной жизнью - учеба, тренировки, мечты о будущем. Ее мир рушится в один момент, когда на нее обращают внимание люди из совсем других кругов. Оказывается, ее сходство с одной женщиной - не случайность, а ключевой элемент в большой и опасной игре.

Юле не объясняют всех правил, просто предлагают роль в постановке, от которой невозможно отказаться. Ей предстоит изображать другого человека, чтобы приблизиться к иностранцу, работающему под прикрытием. Каждая встреча с ним - это хождение по лезвию ножа, где малейшая ошибка грозит провалом не только операции, но и жизнью самой девушки.

Постепенно придуманная легенда и реальность начинают путаться. Чужие воспоминания, чужие чувства и чужая судьба прилипают к ней, заставляя сомневаться в том, кто она на самом деле. За каждым её шагом следят, но доверять она не может никому - ни тем, кто её завербовал, ни тому, в чье окружение её внедрили. В этой двойной жизни правда оказывается самой хрупкой и дорогой вещью.