故事發生在壹九三八年到壹九四五年的中國東北。
壹九三九年新年的前壹天，身為共產黨特工的周乙和假扮他妻子的顧秋研在火車站接頭。周乙真正的妻子孫悅劍被組織派來成為新的聯絡人，她與周乙見面並告訴他近幾日會有電臺、藥品運送到山上。
劇照
劇照
負責運送藥品的老汪在路上中彈被特務科的人抓獲，另壹人小董則駕馬車往山裏運送藥品。特務頭目高科長得到線索集結隊伍來到孫悅劍住的旅館，前來報訊的顧秋研截下了攜電臺回旅館的孫悅劍。小董和運送藥品的馬車被壹夥不明身份的人劫持。顧秋研不聽周乙的命令將給山上的電報發了兩遍，差點暴露。由於接不到抗聯電臺的回復，顧秋研心急如焚。她自作主張找到了丈夫的弟弟張平鈞擅自行動，差點暴露身份。
沒有任何地下工作經驗的張平鈞和自己的女友壹起被佳木斯特務機關抓獲，後被轉回哈爾濱警察廳特務科。
周乙和顧秋研在高科長的嚴密布控下成功發出壹條長電報。在特高科的強行逼供下，張平鈞至死沒有供出顧秋研的下落。周乙查到了松花江碼頭上的黑幫關大帥與土匪有密切聯系，得知了藥品和被綁人質的下落。
周乙利用日本憲兵隊的壓力調查關大帥，在日本高層的幹預下，徹底打擊了關大帥在碼頭的勢力。高彬周乙等人隨軍隊進山剿匪，在雙方激戰的過程中中，土匪頭子被打死。
周乙在對小董的審訊中，了解到他是壹個真正可靠的人，小董在警察廳經受住了各種考驗。顧秋研光顧瓦西裏耶夫開的俄羅斯餐廳並獲得了其好感，確認了了“烏蘇裏虎事件”的情報。周乙懷疑神秘女人的丈夫老邱是潛伏在抗聯內部的奸細，事實也是如此。周乙設計除掉了兩人。損失了兩名手下激發了高科長的決心，新壹輪特務科內部查找奸細的行動開始了。
上海發布會
上海發布會 (8張)
周乙和顧秋研冒著生命危險，向蘇聯境內拍發了烏蘇裏虎計劃的有關細節，兩人在深林發送信號時遭遇極大的險境，顧秋研不知所蹤。
周乙將逃過壹劫的顧秋研接走，並送她和久別的丈夫張平汝團聚。數天後，蘇聯情報機關阻止了試圖震驚世界的“烏蘇裏虎計劃”。為找出潛伏在警察廳的共產黨特工，高彬派人全面監聽每位下屬的電話。
高彬有意把目標引向劉魁，讓他做壹個誘餌或者試劑，找出特務科臥底。面對狡猾的對手高斌，周乙找到了證實劉魁無辜的證據，攪亂了高斌的反奸計。高斌自行將周乙從懷疑人員的名單中勾掉。
秋天到了，顧秋研生下了壹個孩子莎莎。周乙與顧秋研的假夫妻生活也是越過越真，但二人都忠於各自的家庭。
高彬為挖出周乙的真實身份已經層層部署，周乙和顧秋研對即將來到的大搜捕充滿了擔憂，卻對營救黨內同誌無能為力。莎莎晚上起夜鬧著哭，只有周乙抱著才能止住哭聲。
高斌遇刺後蘇醒，周乙與顧秋研同去探望卻遭遇汽車爆炸案。五年後。日本空軍轟炸奉天，顧秋研在防空洞偶遇孫悅劍。周顧夫婦更加意識到諜報戰鬥和生存處境的兇險。
周乙和顧秋研在這種假夫妻的關系中越陷越深，除了他們沒有同床共枕，兩個人的關系，越來越真實。兩人各自為了各自的真正丈夫和真正妻子翻臉吵架，又和解。
周乙感覺到高斌已經對自己產生了深刻的懷疑。孫悅劍和顧秋研舍生忘死，把周乙從懸崖邊上解救回來。
周乙的危險就要過去的時候，壹位沒有接到轉移通知的同誌老紀在孫悅劍家門前被埋伏在那裏的特務抓住了，而且這位老紀竟然認識周乙。
老魏營救張悅劍失敗，周乙找到了也潛伏在日偽內部的國民黨特工頭目陳景瑜，表明了自己的身份，要他把老紀和張悅劍要出來。
陳景瑜了如約來到憲兵隊，張悅劍成功獲救，但老紀已經被憲兵隊槍決掉了，周乙終於平安帶回了張悅劍。老魏告訴周乙壹個好消息，他的特工生涯即將結束。
周乙即將告別特工生活，但顧秋研和莎莎要留下來，周乙擔心不已。周乙告訴陳景瑜，想要不被高斌發現，要先下手把日本人的懷疑引向高斌。魯明覺察到不對頭，派人跟蹤了周乙，並把自己的懷疑告訴高斌。高斌聞之大驚，準備阻攔周乙。
周乙拋下顧秋研妻女，冒險將孫悅劍和親生兒子送出邊境。顧秋研母女在火車站被特務發現，女兒莎莎被人帶走。
謹慎壹生的周乙不能坐視顧秋研和孩子落入虎口，他毅然回到哈爾濱家中，兩人在監聽器前聯手上演了壹場丟子爭吵的好戲。周乙將自己的生死置之度外，決定讓顧秋研假投降告發自己。
顧秋研遭受了壹系列酷刑，假裝無法堅持而告發周乙。周乙赴死前要求和女兒莎莎見上壹面，父女傷感訣別。漫天風雪，周乙的生命走到了終點。
