省重点高中转来一位神秘的新教师陆深，他从不按教材上课，只在放学后开设“秘密授课”——每次只收一名学生，在黑板上画奇怪的符号、讲离奇的历史故事。成绩垫底的差生韩小满被班主任强行塞进他的课堂，起初不屑一顾，却在一次次授课中发现，陆老师讲的“符号”竟然能解锁校园里隐藏的密道和旧档案。原来陆深曾是这所高中的学生，十五年前一场火灾夺走了他的好友，他回到学校是为了寻找被掩盖的真相。韩小满从旁观者变成参与者，在深夜的实验室、旧图书室和地下锅炉房之间，一步步揭开学校最黑暗的秘密，也在这个过程中找回了对学习的热情。
最后一堂秘密授课在图书馆楼顶举行，陆深向韩小满展示了当年好友留下的日记，两人一起将火灾真相提交给教育局，学校终于为逝者补办了悼念仪式。
韩小满在旧档案室发现一张陆深和好友的合影，背后写着“我们会一起毕业”，她把照片带给陆深，陆深第一次在她面前流泪，说这是他十五年来第一次看到这张照片。
韩小满在期末考试前偷偷向陆深求助，陆深为她开深夜补习，教的不只是题目，而是“如何把恐惧变成问题，再把问题变成答案”，她的成绩第一次超过及格线。
陆深在黑板上写下了一串看似无意义的数字，韩小满用校庆日期解码，发现那是通往旧图书馆密室的密码，两人在密室中找到了当年火灾的调查报告。
韩小满在课桌缝隙里发现一张泛黄的试卷，上面用红笔写着与陆深笔迹相同的批注，她拿给陆深看，陆深沉默很久说：“那是我好友的试卷，也是我唯一保留的东西。”
韩小满被班主任点名去“秘密授课”，她推开教室门时，陆深正背对黑板画一个复杂的圆，转头对她说：“进来，把门关上，今天不讲考试。”