เรื่องย่อสายลับสามมิติ เชน (ณัฐวุฒิ สกิดใจ) ได้ยินเสียงร้องขอความช่วยเหลือของเด็ก ๆ เชนฮีโร่ของเด็กกับลินดา (อมราภัสร์ จุลกะเศียน ) คู่หูสวยสุดเซ็กซี่ช่วยกันจัดการมิสเตอร์โอเค (เดวิด อัศวนนท์) และสมุนจนราบคาบตังตัง (ชาร์เลท วาศิตา แฮเมเนา) นั่งดูหนังเรื่องสายลับเจ้าเสน่ห์หนังยุคขาวดำเรื่องโปรดของคุณปู่อย่างมีความสุข วันปิดภาคเรียนมาถึงตังตังนั่งรอตฤณ (ปีเตอร์ เดนแมน) น้าชายมารับกลับบ้านแต่ไร้วี่แวว ตังตังกลับเอง ตฤณวิ่งตามมาทันบนรถไฟฟ้าแต่พานั่งเลยไปเจอร้านของเก่า ตังตังเห็นแว่นสามมิติหน้าตาประหลาด หยิบมาจะใส่ ลุงเจิด (สมชาย ศักดิ์กุล) เจ้าของร้านบอกว่าเมื่อสวมแว่นนี้จะทะลุผ่านเข้าไปในหนังได้แต่อันนี้มีคนสั่งเอาไว้แล้ว จู่ ๆ ดร.อาทิตย์ (ธนากร โปษยานนท์) นักจิตวิทยาคนดังพร้อมสมุนซ้ายขวา นารี (รมิดา ประภาสโนบล) อินทุ (เล้ง ราชนิกร ) จู่โจมเข้ามาในร้าน ตฤณรีบพาตังตังหลบออกไปก่อน ตกใจตังตังวิ่งออกมาทั้งที่แว่นอยู่บนหัว วันเกิดเจนจิรา (มารีน่า บาเลนซิเอก้า) คนรักตฤนเอาดอกไม้ไปให้เจนทั้งที่ความสัมพันธ์ของทั้งคู่ไม่ค่อยดีเท่าไร ตังตังนั่งดูวิดีโอสายลับเจ้าเสน่ห์เรื่องโปรดนึกสนุกหยิบเอาแว่นมาใส่ตังตังหลุดเข้าไปในหนังเจอเชนกำลังถูกมัดติดกับระเบิดเวลาแต่เชนมั่นใจว่าลินดาคู่หูสาวทรงเสน่ห์ต้องมาช่วยทัน แต่ผิดคาดกลายเป็นตังตังโผล่มาแทน ตังตังเข้าไปช่วยเชนระเบิดทำงานตู๊ม เชนหลุดออกมาจากจอทีวีตังตังตกใจเชนมาโผล่ที่บ้านตังตัง แต่ตัวเป็นขาว-ดำ เชนกลับไม่ได้ตังตังทำแว่นพังเจนแวะมาเก็บของที่บ้านตฤนและบอกเลิกตฤณบารมี (วริษฐ์ ทิพย์โกมุท) คอยเทคแคร์ดูแล ตฤณช้ำใจ เชนเป็นห่วงลินดา ขอให้ตฤณกับตังตังพากลับไปที่ร้านของเก่าอีกครั้งแต่พบว่าร้านปิดกิจการ อาทิตย์จัดการแสดงโชว์มายากลเจนนัดตฤณไปปิดบัญชีที่ธนาคารพอดี ตกใจธนาคารกำลังถูกปล้น ทุกคนตกเป็นตัวประกัน เชนฮีโร่สู้กับโจรและช่วยทุกคนได้ปลอดภัย หมวดปวัน (พิจักขณา วงศารัตนศิลป์) และจ่าเจี๊ยบ (ฝันเด่น จรรยาธนากร) รอคำสั่งอยู่ข้างนอกทนไม่ไหว ขัดคำสั่งผู้การธงธิว (เกริก ซิลเลอร์) บุกเข้าไปจัดการผู้ร้าย ทุกคนพาเชนหนีไป หมวดปวันมัวแต่จัดการกับโจเลยไม่รู้ว่าฮีโร่ชายตัวขาว-ดำคือใคร ปวันได้รับคำสั่งจากผู้การให้หาเบาะแสของชายชุดขาวดำและห้ามยุ่งกับคดีปล้นธนาคารอีก เจนจิราจะพาเชนออกทีวี แต่พอรู้ว่าเชนหลุดมาจากในหนังเปลี่ยนใจ กลับช่วยเหลือเชนด้วยการพาเชนไปเปลี่ยนสีผิวที่บารมีคลีนิกของบารมีตฤณเอาแว่นไปให้วิศวะ (ภัทร ฉัตรบริรักษ์) ซ่อมแต่ซ่อมไม่ได้ เชนพบสัจธรรมในโลกความจริงว่าในปัจจุบันว่าผู้คนพูดจากลับกลอกไม่มีสัจจะ ไม่มีศักดิ์ศรี ตรงข้ามกับความเป็นพระเอกในยุคอดีต ที่ยึดมั่นในความดีและรักษาความถูกต้องเยี่ยงชีวิตล ปวันปลอมตัวเป็นปลายฟ้า (พิจักขณา วงศารัตนศิลป์ ) มาสืบเรื่องตฤณที่บ้านเช่าของทิวา (ปรารถนา สัชชุกร) ราตรี (ปาริฉัตร ไพรหิรัญ)โลกปัจจุบันเชนไม่เก่งเหมือนในหนังอดนอนมาหลายวันเชนหมดสติ ปรายฟ้าพาขึ้นห้อง เชนตื่นมาตกใจที่นอนถอดเสื้ออยู่ในห้องของปลายฟ้า เชนคิดว่าข่มแหงน้ำใจปลายฟ้าจึงขอปลายฟ้าแต่งงาน วิศวะไปหาเบาะแสที่ร้านของเก่า เจอลุงเจิดกำลังหนีจากการตามล่าของนารีกับอินทุเชนพาลุงเจิดหนีมาเจอปวันปลอมตัวเป็นชายชุดำขี่บิ๊กไบท์สะกดรอยตามปวันจับลุงเจิดมาที่สถานีตำรวเชนตามมาช่วยลุงเจิดหนีไปหาวิศวะ ปวันเริ่มมั่นใจว่าชายฮีโร่ขาว-ดำคือเชน เชนเป็นห่วงลินดาพยายามจะกลับไปในหนังแต่ทำไม่ได้ เชนตัดสินใจที่จะอยู่ในโลกปัจจุบันเพื่อช่วยเหลือทุกคนและดูแลปลายฟ้า ปลายฟ้าพยายามล้วงความลับว่าเชนเป็นใครมากจากไหนแต่ไม่สำเร็จเพราะเชนไม่รู้ ดร.อาทิตย์จัดแสดงโชว์มายากลครั้งใหญ่อลังการเป้าหมายคือปล้นเพชร เจนโดนดร.อาทิตย์สะกดจิตให้บอกที่ซ่อนแว่นเชนกับปวันรู้ทันตามมา แต่เชนพลาดถูกอาทิตย์สะกดจิตจับไปขังเชนไว้ในกล่องคริสตัล ปวันตามไปช่วยเชนหลุดจากการถูกสะกดจิตทั้งคู่หนีรอดหวุดหวิด ดร.อาทิตย์จับตัวทุกคนไปสะกดจิตเค้นหาความลับเรื่องแว่น เชนฝ่าอันตรายตามมาช่วยไว้ได้ทัน ดร.อาทิตย์ดูหนังและเห็นเชนหายไปจากจอดร.อาทิตย์สั่งให้สมุนจัดการเชน เชนรู้ตัวจึงหนีไปห้องลับของวิศวะ ลุงเจิดสร้างแว่นสามมิติอันใหม่สำเร็จ ปวันแอบสะกดรอยตามมาแต่ปวันยังไม่เชื่อว่าเชนหลุดออกมาจากจอทีวี วิศวะกับลุงเจิดพิสูจน์ด้วยการสวมแว่นสามมิติและหลุดเข้าไปในหนังต่อหน้าต่อตาปวันตฤณถูกบก.ไล่ออกเพราะวาดการ์ตูนล้อเลียนบารมี บารมียั่วโมโหตฤณตฤณทนไม่ไหวต่อยบารมีคว่ำเชนทึ่งในตัวตฤนที่เริ่มมีเลือดนักสู้ ตังตังหนีออกจากบ้านเชนเตือนสติตฤณให้ปรับความเข้าใจกัน เชน ปวัน วิศวะ ลุงเจิด จ่าเจี๊ยบวางแผนเพื่อไปจัดการ ดร.อาทิตย์แต่พลาดลุงเจิดถูกจับตัวไปได้ งานโชว์ Diamond Day ที่เดอะซันฮอลล์เชนกับปวันปลอมตัวเป็นคู่รักไฮโซเข้าร่วมงานอาทิตย์ใช้มายากลสลับเพชรของจริงกับของปลอม ปวันรู้ทันตะโกนเปิดโปง ดร.อาทิตย์ถูกกระชากหน้ากากว่าแหกตาผู้ชม ดร.อาทิตย์หนีไปปวันตามล่า แต่พลาดโดน ดร.อาทิตย์จับเป็นตัวประกันแทน เชนมาช่วยปวันแต่ตัวเองกลับโดนยาพิษของ ดร.อาทิตย์และถูกแทงสาหัสถูกนำตัวส่งโรงพยาบาล ลุงเจิดกับ วิศวะดักปล้นรถพยาบาลตฤนอาสาพาเชนกลับไปในหนังเพื่อช่วยชีวิตเชน ในหนังเชนหายเป็นหลิดทิ้ง เชนพาตฤนมาที่คลังอาวุธของเชน ตฤณได้เป็นผู้ช่วยเชนทั้งคู่บุกไปที่คฤหาสน์ของมิสเตอร์โอเคเพื่อช่วยลินดา และเด็กได้สำเร็จ ตฤณได้รับบาดเจ็บเชนคิดถึงปวันลินดาแอบหวั่นไหวและอยากรู้ว่าปวันคือใคร ดร.อาทิตย์สวมแว่นสามมิติไปในหนังเรียกมิสเตอร์โอเคและสะกดจิตลินดาให้เชื่อฟังและพาออกมาจากในหนัง ลินดากับมิสเตอร์โอเคปล้นรถขนทอง ตฤนกลับมาอาทิตย์จับตฤณตังตัง วิศวะ ลุงเจิด มาขังไว้ตฤณและตังตังหนีออกมาได้ อาทิตย์สะกดจิตให้เจนหมางเมินต่อตฤณ ตฤณย้อนกลับไปช่วยตังตัง วิศวะและลุงเจิดแต่วิศวะกับลุงเจิดไม่รอดถูกสมุนของอาทิตย์จับตัวได้ ดร.อาทิตย์และมิสเตอร์โอเคชอบปืนของลุงเจิดและวิศวะมากลุงเจิดตกลงที่จะผลิตปืนให้ดร.อาทิตย์ ลุงเจิดซ้อนแผนจัดการดร.อาทิตย์ โดยขโมยแว่นสามมิติหนีไป ปวันอาสาไปตามเชนในหนัง เชนคิดว่าตัวเองฝันไปที่ได้พบกับปวันอีกครั้ง ดึงปวันมาจูบปวันสวนหมัดกลับไปเชนเห็นดาวรู้ว่านี่คือความจริง ปวันทำแว่นหายจึงออกตามหา ตกหนักปวันทั้งคู่หนีไปหลบในกระท่อม ตฤณพยายามช่วยเจนจากการสะกดจิตแต่ไม่ได้ผล เจนเพ้อเรียกแต่บารมี ดร.อาทิตย์นัดพ่อค้าอาวุธสงครามมาดูการทดสอบปืนซุปเปอร์ซันแต่คนประดิษฐ์คือลุงเจิดหนีไปแล้วมิสเตอร์โอเครับอาสาทำเอง เชน ปวัน ตฤณ ลุงเจิดและวิศวะปลอมตัวเป็นพยัคฆ์ร้าย 5 แผ่นดิน แฝงเข้าไปในงานเพื่อขัดขวางการแสดงแสนยานุภาพของปืนซุปเปอร์ซันจนเกิดการต่อสู้กัน เชนให้ทุกคนหนีไปก่อนเชนจะคุยกับลินดา ลินดาถูกสะกดจิตยิงเชนปางตายอาทิตย์ส่งลินดาเข้าแฝงตัวในบ้านเช่าตฤณและส่งมิสเตอร์โอเคและสมุนมาจัดการเชนและทุกคนที่บ้านทิวา ราตรี จ่าเจี๊ยบ ไปขอความช่วยเหลือจากจันทร์เจ้า (นก-ศิขรินธาร พลายเถื่อน) จันทร์เจ้าให้ไปพักที่บ้านพักตากอากาศริมทะเล ปวันไม่ไว้ใจลินดา พยายามจะพิสูจน์ให้เชนเห็น แต่เชนไม่เชื่อว่าลินดาจะทำร้ายเชน ลินดาส่งความเคลื่อนไหวของทุกคนให้ดร.อาทิตย์ ดร.อาทิตย์ส่งไซล่าจากในหนังมาจัดการทุกคน ปวันปลอมตัวเป็นปลายฟ้าสารภาพว่าไม่ได้รักเชน ลินดาสะกดรอยตามเชนมาปลายฟ้าแกล้งทำร้ายเชน ลินดาเผยธาตุแท้ออกมาว่าปลายฟ้ากับลินดาเป็นพวกเดียวกัน ที่จะกำจัดเจน ปลายฟ้าสารภาพนี่คือแผน ลินดาหนีไป เจนอ่านสมุดบันทึกทำให้หลุดจากการสะกดจิต เจนกลับไปกับบารมีแต่แกล้งทำว่ายังถูกสะกดจิต ดร.อาทิตย์ส่งไซล่าร์บุกมาถล่มเชนเชนถูกไซล่าร์แทงทุกคนคิดว่าเชนตายไปแล้ว มิสเตอร์โอเคช่วยเหลือเชน เชนแกล้งเจ็บ ไซล่าทำร้ายดร.อาทิตย์กับลินดา เชนตามหาแว่นสามมิติจนเจอ ลินดาคลายจากการสะกดจิต จำใครไม่ได้ ธงธิวจับตัว ดร.อาทิตย์มาตรวจคลื่นสมอง ตฤณขอให้เจนให้โอกาสเจนมาเริ่มต้นกันใหม่ บารมีไม่ยอมเจนเลือกตฤณ เชนรู้ความจริงว่าปลายฟ้ากับปวันคือคนเดียวกัน เชน ปวัน มิสเตอร์โอเค และธงทิวซ้อนแผนหลอกให้ ดร.อาทิตย์ใช้พลังจิตแล้วเข้าจับกุม ธงธิวหักหลังจับตัวเชนลินดามิสเตอร์โอเค ขังคุกรับความดีความชอบคนเดียว ปวันมาปล่อยทุกคนแต่ไม่มีใครฟัง เชนตัดสินใจกลับในโลกแห่งหนังขาวดำ ปวันจะทำอย่างไรเมื่อหลงรักฮีโร่ขาวดำเข้าเต็มเปาซะแล้ว จะตามไปในหนังหรือจะเอาเชนออกมาอยู่ในโลกแห่งความจริงตลอดไป ติดตามความรักต่างมิติของทั้งคู่ได้ในละครสายลับสามมิติ