抗日战争时期，日本制定了一系列阴险计划，企图陷害中国抗日将领、发动太平洋战争，并暗中搜寻中国的铀矿资源，为制造原子弹做准备。打入敌人内部的袁飞因身份暴露而被组织怀疑为叛徒，他凭借智慧查明真相，证明了自己的清白。获袁飞解救后加入中国共产党的侠女欧阳雯、国民党军统上海站领袖申剑，以及来自苏联和世界反法西斯联盟的特工，与袁飞并肩作战，先后挫败日军的“920计划”和“海计划”，最终获取了日军制造原子弹的“426”秘密档案。
执行任务期间，欧阳雯意外得知自己的身世，发现化名梅若兰的日本特务正是自己的生母。面对国仇家恨与骨肉亲情，她毅然选择民族大义，却在与梅若兰的对峙中遭其枪杀，壮烈牺牲。最终，袁飞将潜伏在共产党高层潘和平身边的日本特务华广奇就地正法。
