1937年“七七事变”后，中日战争全面爆发。一批原本尚未毕业的海军学员提前走上战舰，投身抗日救国。东北农民出身的高盛中、台湾小业主之子郭文展，以及海军世家子弟沙虎啸，既是海校中的优秀学员，也是情同手足的兄弟。沙虎啸的妹妹沙凌云深爱高盛中，而高盛中与郭文展也都默默爱着她。
临赴前线之际，沙凌云决意嫁给高盛中。婚礼当天，自称是高盛中东北妻子的刘松花突然出现，令这段感情更加复杂。随后，高盛中、郭文展、沙虎啸和其他海军官兵登上停泊在江阴的国光号战舰，准备凭借多年所学抗击日军。然而，南京政府下令沉船封江，国光号随老舰长一同沉入长江。封江情报遭到泄露，日军舰队提前逃离江阴。郭文展设局抓获潜伏在国民党海军内部的汉奸及其上司，并因此被调入海军作战部。
高盛中、沙虎啸和国光号旧部后来被编入国正号。战斗中，沙虎啸曾质疑作战部的布阵方案，但日军飞机的大规模轰炸仍使中国海军遭受惨败，国正号被迫拆下火炮和重要设备后再次沉入长江。郭文展负伤，沙虎啸落水失踪，高盛中含泪告别战舰，随后决定留守江阴，率部在前沿阵地阻击日军。
与此同时，沙凌云因在南京宣传抗日被捕入狱，并在狱中受到地下党梁红的影响，逐步接受共产主义思想。郭文展深爱沙凌云，得知她被捕后赶往南京营救。沙凌云出狱后却奉梁红之命继续执行地下任务，郭文展暗中跟踪，误杀了前来接头的地下党员，使沙凌云此后背负了难以洗清的嫌疑。
高盛中率部与日军作战，首战告捷，之后却伤亡惨重，沙虎啸等五名弟兄也被日军俘虏。郭文展奉命将残余海军部队撤往武汉，高盛中却执意营救战友，不肯离开江阴。刘松花始终认定自己是高盛中的未婚妻，尽管知道他心里只有沙凌云，仍坚持要嫁给他。高盛中只得以接来东北沦陷区的父母为条件暂时劝退她。
高盛中带着老鬼等人冒险潜入日军营地营救沙虎啸，最终因寡不敌众，在危急关头被江南抗日纵队救出，并由此结识了梁广等共产党人。获救后的高盛中、沙
