Film thriller misteri Korea Perfect Number mengisahkan Kim Seok-go, seorang guru matematika SMA yang pendiam dan tertutup. Di masa mudanya, Seok-go dikenal sebagai jenius matematika dengan masa depan yang sangat menjanjikan. Namun, ketika dewasa, ia menjalani kehidupan sederhana dan jauh dari sorotan.

Rutinitas hariannya nyaris tidak berubah, hingga ia diam- diam menaruh perhatian pada Baek Hwa-sun, seorang pegawai kedai makanan yang sering ditemuinya. Suatu malam, kehidupan mereka berubah drastis ketika mantan suami Hwa-sun datang dan melakukan kekerasan terhadap dirinya serta keponakannya. Dalam situasi terdesak, Hwa-sun akhirnya membunuh pria tersebut.

Seok-go yang mendengar keributan dari rumahnya memutuskan membantu Hwa-sun. Dengan kecerdasan matematis yang luar biasa, ia menyusun rencana dan alibi yang nyaris sempurna untuk menyembunyikan kasus pembunuhan tersebut. Berkat strategi yang dirancang dengan sangat rinci, Hwa-sun berhasil terhindar dari jerat hukum.

Namun, Detektif Jo Min-beom tidak sepenuhnya percaya bahwa Hwa-sun tidak bersalah. Meski kekurangan bukti, ia yakin ada sesuatu yang disembunyikan. Kecurigaannya semakin besar ketika mengetahui bahwa Seok-go, teman sekolah lamanya, tinggal tepat di sebelah Hwa-sun. Sejak saat itu, Min-beom mulai menyelidiki kehidupan Seok-go dan mengungkap rahasia di balik alibi yang tampak sempurna tersebut.

Film ini menyajikan pertarungan kecerdasan antara seorang matematikawan jenius dan seorang detektif yang mengandalkan intuisi, dalam kasus pembunuhan yang penuh teka-teki.