พ่อหม้ายเลขท้ายสองตัวจะเล่าเกี่ยวกับ ภาณุ (แชปวรากร) พ่อหม้ายเมียตาย เป็นคนขยัน ทำงานหนักเพื่อหาเงินเลี้ยงลูก 2 คน ก็คือ โอเล่ (น้องมาร์กี้ อภิรักษ์) กับ เนเน่ (น้องซินดี้กฤษลักษณ์) สาเหตุที่ภาณุทำงานหนักเพราะได้ใช้เงินทั้งหมดที่มีรักษา ร้อยแก้ว (นินิว กัญญารัตน์) ที่เป็นภรรยา ซึ่งป่วยเป็นมะเร็งในเม็ดเลือด แม้ครอบครัวของร้อยแก้วจะเป็นตระกูลเก่าที่มีฐานะแต่ นวลแข (ต้อมณหทัย) แม่ของร้อยแก้วไม่ชอบความไม่เป็นโล้ไม่เป็นพายของภาณุ ที่ทำอะไรก็ไม่ได้เรื่อง ไม่ประสบความสำเร็จ ซึ่งภาณุเองก็ไม่ชอบความเจ้ายศเจ้าอย่างของ นวลแข เช่นกัน หลังจากที่ร้อยแก้วจากไป นวลแขจึงคิดทำทุกวิถีทางที่จะเอา โอเล่ กับ เนเน่ มาส่งเสียเลี้ยงดูเอง

ความที่ภาณุเป็นคนซื่อสัตย์ ตรงไปตรงมา จึงทำให้อาชีพเซลล์ขายรถยนต์ที่ทำอยู่ ทำยอดขายได้ต่ำกว่าเป้าและถูกจัดอยู่ในทีมบ๊วยของบริษัท โดยมี ตระการ (ปาแปง พรหมพิริยะ) กับ ปริม (อิ๊งค์ภัทรานิษฐ์) ร่วมอยู่ในทีมด้วย ส่วนทีมคู่แข่ง ที่มี มนัส (เต้นันทศัย) ลูกศร (มีน พิมพ์ชนก) และอนุชิต (ทาเคชิ ชนะศักดิพงศ์) ซึ่งเป็นทีมระดับท๊อปของบริษัทก็ชอบแกล้งทีมของภาณุอยู่ตลอดเวลา จะมีก็แต่เกษมศักดิ์ (ไม้ นนทพันธ์) เจ้าของบริษัทที่คอยช่วยเหลือและเข้าใจภาณุอยู่ แต่เกษมศักดิ์เองมีคู่แข่งทางธุรกิจรายใหญ่เหมือนกัน คือ วศิน (ธีร์ วณิชนันทธาดา) กับ มาร์ค (โอ๊ตสุรศักดิ์) ที่นอกจากจะเป็นคู่แข่งทางธุรกิจแล้ว ทั้งคู่ยังลอบทำงานผิดกฏหมายอีกด้วย

เพราะฐานะการเงินของภาณุที่ย่ำแย่ทำให้ภาณุต้องย้ายโรงเรียนโอเล่กับเนเน่ใหม่ จึงทำให้ได้มาพบกับ การะเกด (แจมมี่ ปาณิชดา) ครูประจำชั้นคนใหม่ของเด็กทั้งสอง แต่เป็นการพบกันที่ไม่ค่อยดี เพราะการะเกดมองว่า ภาณุ เป็นคนไม่ใส่ใจดูแลเด็กเท่าไหร่ จึงทำให้ทั้งคู่ทะเลาะกันอยู่บ่อย ๆ แต่ทุกครั้งที่ทะเลาะกัน โอเล่กับเนเน่ ก็จะเป็นกาวใจให้กับทั้งคู่ เพราะเด็กทั้งสองชอบการะเกดมาก และอยากให้เธอมาเป็นแม่

กว่าที่ทั้งคู่จะเข้าใจกันได้ ยังต้องผ่านด่านใหญ่ ก็คือ พลโทเสมอใจ(ตฤณ เศรษฐโชค) พ่อของการะเกด ที่อยากให้การะเกดคบกับ ร.อ.จักรา (เติร์กณัชนนท์) ลูกน้องคนสนิทมากกว่า แต่การะเกดมองจักรา เป็นแค่พี่ชายเท่านั้น ขณะเดียวกัน จักราก็ได้พบกับ ปานใจ (พลอย พลอยไพลิน) ครูฝึกหัดที่อยู่โรงเรียนเดียวกันกับการะเกด ความใกล้ชิดทำให้หัวใจของทั้งคู่เริ่มรู้สึกดีต่อกัน แต่งานนี้ยังมี ปกฉัตร (กุ๊กกิ๊ก กชกร) ลูกคุณหนูไฮโซชอบเอาแต่ใจเพื่อนเก่าของร้อยแก้ว ที่เคยชอบภาณุ แต่ไม่ชอบโอเล่กับเนเน่ เพราะเจอเด็กทั้งสองแกล้งตลอดเวลา พยายามที่จะครอบครองหัวใจคุณพ่อเลี้ยงเดี่ยวคนนี้ให้ได้อีก

เรื่องราวชุลมุนของชีวิตพ่อหม้ายสุดหล่อจะลงเอยอย่างไร ? ติดตามลุ้นไปกับเรื่องราว ได้ในละครเรื่อง “พ่อหม้ายเลขท้าย 2 ตัว”