Silvia, una joven mujer, ha venido de Guadalajara para vivir en la Ciudad de México para ocupar el puesto de secretaria de una famosa novelista. Sin embargo, se verá envuelta en una serie de situaciones en los que su identidad será confundida. Dirigida por el realizador Alberto Gout, con quien había trabajado poco antes en La sospechosa (1955), Mi desconocida esposa se desarrolla como una comedia de enredos protagonizada por una Silvia Pinal que poco a poco va cobrando papeles de mayor relevancia en el cine nacional.