В мае 1943 года лейтенант госбезопасности Николай Ковальчук получает задание от начальника УКР СМЕРШ, генерал-майора Полуноченко, проверить обычного школьного сторожа Вениамина Шубника, которым почему-то интересуется немецкая разведка. В ходе расследования, проведенного героем картины "Смерть шпионам! Операция "Ударная волна", выясняется, что Шубников прежде работал физиком-ядерщиком в украинском физико-техническом институте. В 1939 году его арестовали, обвинив во вредительстве. Во время этапирования в лагерь Шубин и еще один физик, проходивший по этому же делу, немец Георг Хоутерманс, сбежали. По каналам разведки приходит информация о том, что немцы, опасаясь скорого наступления советских войск, намереваются демонтировать урановый котел, находящийся в харьковском физико-технологическом институте, и вывезти его в Германию. Чтобы не допустить этого, советской разведкой разрабатывается секретная операция. Ковальчук обращается к Полуноченко с предложением использовать Шубникова, чтобы проникнуть в институт. Необходимо сделать так, чтобы немцы переправили ученого через линию фронта, и в таком случае СМЕРШ сможет контролировать доступ к реактору. Вместо Шубникова планируется отправить сотрудника СМЕРШ. Но личная антипатия и недоверие к врагу народа сильно тормозит подготовку. А в это же время в Харьков, чтобы демонтировать урановый котел, приезжает согласившийся сотрудничать с немцами Георг Хоутерманс. Опасность того, что ядерный реактор попадет в руки врага, возрастает с каждым днем, а, следовательно, медлить с намеченной операцией более нельзя. Фильм "Смерть шпионам! Операция "Ударная волна" является продолжением серии приключенческих военных картин о разведчиках, начало которой в 2007 году положил сериал "Смерть шпионам".
