《黑狐2011》的故事发生在民国初期。富商顾汉森收养了廖思成（刘小锋 饰）和方天翼（张若昀 饰），两人自幼便与顾汉森的亲生女儿顾婷（吴婷 饰）一同长大，建立了深厚的感情。三人各自成长后，廖思成从黄埔军校毕业，并赴日本深造。在那里，他结识了美丽的日本女子大岛由美（章雯淇 饰），两人逐渐相知相爱。然而，九一八事变爆发后，廖思成不得不与恋人告别，返回祖国。
与此同时，勇敢机敏的方天翼得到戴笠（吴秀波 饰）的赏识与信任，并被授予“黑狐”这一代号。隐藏在这个身份之下，他在顾婷和同僚俞梅（李曼 饰）的协助下，与日本人及汉奸展开了一场场斗智斗勇的较量。实际上，俞梅与廖思成一样，都是中国共产党的地下党员。
