Mary & Mike se basa en la historia real de unos agentes que trabajaron para la dictadura chilena con el fin de eliminar a importantes líderes de la oposición de Augusto Pinochet mientras mantenían la apariencia de una familia de clase media.

Laura Flores (Marcela Medel) es una mujer de buen corazón, la cual tiene dos hijas: Rocío de siete años y Rosita (Carmen Luz Zabala) de tres años. Lamentablemente, debido a su situación de extrema pobreza, Laura no tiene otra opción que vender a su hija menor Rosita a Rodolfo Mackenna (Osvaldo Silva), un exitoso empresario de clase alta dueño de una cadena de restaurantes. Rodolfo va a buscar a la niña mientras ambas estaban solas en la casa, haciéndole creer a Rocío que Rosita fue robada por este, para que así nunca sepa la verdad. Esto provocará que desde ese instante Rocío cargue con el dolor de haber perdido a Rosita y la culpa por no poder haber hecho nada por su hermana mientras veía como se la llevaban. En el caso de Laura, ésta vivirá con un enorme arrepentimiento y dolor por haber vendido a su hija.

Un matrimonio de clase alta chilena, Joaquín Acevedo y Teresa Betancourt, tras llegar a su casa después de una celebración, sufre nun asalto y el secuestro de su hijo menor, Mateo. Esto desatará una amplia investigación liderada por el subcomisario Gonzalo Leiva, que además incluirá a los más cercanos de la familia, indagados por su posible vínculo con el delito.