国家命脉讲述了发生在国税城南分局的一桩惊天大案。在一座风雨交加的德式老楼里，分局张局长惨遭杀害，上千万元增值税发票也不翼而飞。案件由此牵出一段段纠葛多年的爱恨情仇与恩怨是非。
满怀热情、从海外归来的年轻税官项钧临危受命，负责调查案件、阻止税金流失。然而调查刚刚展开，他便遭到分局副局长侯生安的设计陷害，又受到带有涉黑背景的冷彪从中阻挠，处境步步艰难。与此同时，一个神秘黑衣人频频现身，使案情更加扑朔迷离。究竟是税务系统内部人员监守自盗，还是另有幕后黑手？张局长究竟死于谁手？被盗的增值税发票又流向何处？项钧凭借敏锐的判断和坚定的信念，逐渐揭开层层谜团。
在查案过程中，项钧还陷入复杂的情感纠葛。刚从税校毕业、青春活泼的肖潇深深爱上了作风硬朗、办事干练的项钧。她是化工集团董事长肖海洋的女儿，与项钧看似十分般配。然而，项钧的青梅竹马严雪也重新出现在他的生活中，而此时的严雪已经成为冷彪的妻子。面对年轻漂亮的肖潇和昔日恋人严雪，项钧必须在感情与责任之间作出选择；而严雪也要在旧日恋情与婚姻责任之间艰难权衡，她与冷彪、项钧之间的矛盾冲突因此不断升级。
亲情同样令项钧备受煎熬。哥哥项铜和嫂子从小供他读书，项钧一直把他们视作亲生父母。嫂子病重住院，急需巨款之际，哥哥项铜又在一次执行任务时因意外争执重伤牺牲。面对接连而来的打击，始终清廉自守的项钧陷入痛苦。深爱他的肖潇明白他与兄嫂之间的深厚感情，为了不让项钧继续内疚和承受折磨，她作出了一个惊人的决定。
随着黑衣人的再次出现，项钧展开了与他的追逐。这个只在夜晚现身、来去无踪的神秘人物，白天究竟隐藏着怎样的身份？当黑衣人暗杀化工集团董事长肖海洋后，所有线索似乎终于开始显露，而项钧也将面对这场案件背后更加危险的真相。
