《李米的猜想》故事围绕出租车司机李米展开。李米（周迅饰）开着出租车穿梭在城市中，她的后座上总是放着男友方文的照片，四年来她不断寻找失踪的方文。在一次搭载乘客的过程中，她遇到了两个神秘的乘客裘水天（王宝强饰）和裘火贵（王砚辉饰），他们的行为引起了李米的怀疑。同时，警方也在追查一起毒品交易案件，李米偶然间发现了一些线索。随着调查的深入，李米逐渐揭开了一个惊人的秘密，原来方文（邓超饰）一直在她身边，只是以另一种身份出现。方文为了完成一些任务，不得不离开李米，但他始终深爱着她。最终，真相大白，方文为了保护李米付出了生命的代价，而李米也在经历了种种波折后，放下了心中的执念。
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