1937年至1945年抗战最艰难的时期，我党地下情工人员秦川在组织的秘密策划下，成功打入日本驻上海特务机构梅机关。在此之前，秦川曾长期潜伏于国民党复兴社，成功获取情报，铲除了隐藏在我党组织内部的国民党特务。秦川“投靠”梅机关的消息受到国民党军统、日本人和我党地下组织的密切关注。为了顺利实施潜伏计划，获取日军机要情报，秦川凭着智慧和过人的胆识步步为营，化险为夷，不失时机地打击敌人，保卫组织。同为我党情工人员的夏岚作为秦川的爱人，用自己护士的身份掩护秦川，相认相知却无法相守，撕心裂肺的情感化作一腔报国热血。与此同时，爱国探长沈若寒和军统女特务叶琳琳卷入其中，在情感的纠葛中，为了民族大义纷纷献出生命。最后，秦川和夏岚成功完成了党交给的任务，夏岚却为了革命事业英勇牺牲。
1937年2月的南京街上，正被春节的一派祥和喜庆笼罩着。大年三十，在某条街上，人民正忙着庆祝春节时，一队车辆打破了这份喜气。这对车辆正运着复兴社特务处行动组到一所民宅楼执行中共地下党的抓捕任务，然而到达之时，在楼里的地下党们被行动组围歼杀尽，但是秘密文件，已被地下党们以防行动组获得情报而提前进行烧毁。烧毁文件的火炉里，只留下任务目标们烧毁未妥的一些文件，复兴社特务处行动组组长马成宇通过文件残余的字迹，辨认出一些线索来。晚上，复兴社正举行着除夕联谊会，潜伏在复兴社担任电讯组员的中共地下党员陈力，和潜伏在复兴社担任特务处防谍组组长的中共地下党员秦川，也在联谊会上。正当大家尽兴之时，马成宇在任务过后也到达了除夕联谊会，复兴社特务处处长曹三白正开玩笑地说马成宇迟来罚酒时，马成宇突然掏出手枪，指向秦川，说秦川的共产党身份已经暴露了。秦川面对马成宇这一举措临危不惧，并要求马成宇拿出证据来，马成宇枪口一转，对着陈力。这惹起了电讯组组长叶琳琳的强烈不满，曹三白也对此表示怀疑。这时，马成宇从袋里拿出刚才任务所获的残纸，纸上仅余的字，清晰写上了陈力的名字。马成宇根据这个证据，更向众人说了自己的推断，说陈力已经暴露了，并且还有同伙，在复兴社潜伏得更深。秦川见陈力身份败露，正打算有所行动时，陈力却来个反击，挣脱了枪口的威胁。一翻混乱的打斗下，陈力正拿餐刀准备伤杀马成宇时，马成宇的手下见状一着急，就开枪把陈力枪杀了。事后，秦川回到住处，因战友陈力惨死而挑起种种回忆，回忆中有一段往事，是与交通员夏岚订下终生的情事，这段回忆绕上了秦川的心头。因之前马成宇揭露陈力身份而受到上头嘉奖，曹三白向秦川说，觉得这段时间马成宇有点目中无人，并向秦川说国防那边有人告诉他要注意马成宇，再不采取行动自己的位置会被动摇。
曹三白说出他对秦川的厚望，暗示秦川要为其彻查马成宇的一些不见得光的活动。晚上，秦川暗地里跟踪马成宇，果然，发现了马成宇暗中与德国军事顾问团秘书汉斯暗地里为日本人收集情报从而进行金钱交易。这次交易的情报是江防要塞图，交易后，马成宇借酒毒杀了汉斯，并发现了秦川。正当秦川被马成宇的手下挟持时，秦川的好兄弟，南京警察局警员沈若寒出手相助。沈若寒枪法如神，与秦川联手脱离险境，并把马成宇逼至绝处，马成宇被秦川痛绝之后，秦川从马成宇的大衣里拿走江防要塞图，却受到了日本参谋本部中国课科长星野千里的偷袭，江防要塞图这一文件也被偷走。事后，曹三白探望受伤的秦川，并谈论了因为马成宇的背叛，使得日本间谍获得了情报，也据消息称，江防要塞图已经在日本人手里，两人深知此事后患必无穷，故有所行动，要从日本人手中抢回文件。秦川与沈若寒聚旧之时，说起这事，秦川告诉若寒，那帮日本间谍，领头的是星野千里，并说了自己与星野的渊源，让若寒多盯着点，希望尽快把文件抢回来。另一边厢，曹三白从刑讯室把一名曾经在马成宇手下做事而遭受怀疑，因而被囚禁的行动组组员顾明杰释放了。顾明杰为此向曹三白表明忠心。此时，特务处正有一项新任务，就是要抓捕一位今天到达南京火车站，名叫欧阳澈的前共产党上海情报负责人，一旦发现可疑便要把他扣押。这位欧阳澈恰好是秦川的最新地下党上线接头人。特务处到达火车站后，秦川用计使开其他特务处组员，正当准备与假扮卖烟人的地下党接头时，却被曹三白叫住。南京警察局接到电话说火车站有日本间谍，正有一队警员进入火车站行动。与此同时，中共华东地区地下组织负责人，欧阳澈已悄然到达南京。