1943年，第二次世界大战的战场形势发生了巨大转变。反法西斯阵营看到了胜利的曙光。在中国战场上，日军为挽救颓势，发动了疯狂的进攻，与此同时，一场酝酿已久的惊天阴谋也拉开了帷幕。上海。重庆国民政府军统特工陈浅，代号吕布，秘密到达上海执行任务，与代号貂蝉特工许奎林接头。他们这次的行动目标是仁科富熊，他是个能剧爱好者，下午的演出对他们而言是唯一的机会。陈浅带着自己的工具箱顺利通过门口检查进入剧院，他们将枪支放入野村明的演出箱，然而却在门口遇到了检查，日军要求必须开箱检查，野村明对此十分不满。野村明亲自将箱子打开检查，日军这才罢休。
而混入其中的小厮余春羊是中共上海地下交通站人员，代号布谷鸟。日本人正在四处寻找制造核武器的原料铀矿石，上海交通站负责人徐海辰要求余春羊一定要找到。趁着野村明睡着，陈浅悄悄打开他的箱子拿到武器。与此同时，许奎林也拿着报社记者的假身份想要进入二楼去采访野村明，帮陈浅引走了门口的其他人。陈浅和余春羊狭路相逢，一番打斗后余春羊的长发散开，同时门外传来了日军的声音。二人默契地退到门后把日军解决掉，余春羊很果断地离开了这里，她猜到这个人是军统方面的人。
陈浅在二楼观察情况，许奎林则在一楼负责给陈浅发信号。陈浅观察到，仁科富熊已经进入现场，陈浅也接收到了许奎林的暗号。野村明即将上台演出之时，台下多股势力暗流汹涌，短暂犹豫过后，陈浅当即开枪射杀仁科富熊。随后现场进入一片黑暗，日军果断地封锁了现场，却发现死了两个日本宪兵。为了逃避责任，装作被打伤的样子逃过一劫。陈浅说坐在前排的不是真正的仁科富熊，不过他也解决了真正的仁科富熊。陈浅与许奎林一同从下水道离开时遇到了余春羊，陈浅拿出她刚才掉落的东西还给了她，也很巧妙地从余春羊手中拿到了一张纸条。
毛森叛变，陈浅和许奎林在撤退途中遇到了埋伏，是徐海辰暂时救了他们。然而二人并没有完全摆脱日军，许奎林受伤，陈浅机智地从日军手上夺下了一辆车带他撤退，却因为敌人紧追不舍导致车子失控，陈浅与许奎林一齐摔下了车。模糊之中，陈浅看到了田裕次郎狰狞的面孔。次日，军统特工吕布刺杀日本将军失手被擒的消息传遍了大街小巷。
余春羊并没有成功完成任务，她提笔写下一封给徐海辰的信，要将功赎罪，就算是死也无怨无悔，下辈子再来报答徐海辰的养育之恩。徐海辰看到余春羊这封信很生气，余春羊的确拿到了情报，但是却被陈浅偷走了。徐海辰把余春羊骂了一顿，虽然他们不是一条路的人，但却是统一战线的战友，看着战友被捕居然还能幸灾乐祸。
重庆方面，正在调查内奸的下落。
何大宝一早给周队长买了生煎包，不过何大宝因为吕布的新闻一时间没什么胃口。医务室的顾曼丽来上班后，周队长却顿时来了兴趣，拿着何大宝买的生煎包殷勤地去找顾曼丽包扎伤口，何大宝吐槽他在自己面前是爷爷，在顾曼丽面前就是个孙子。
陈浅和许奎林被严刑拷打，这起泄密的案子也让重庆方面头疼不已，军情科为了查到内奸也费尽心思。田裕次郎离间陈浅和许奎林，试图问出上海站的密码本，看着自己的好伙伴一次次受刑，陈浅内心无比的煎熬。关永山亲自去见邱映霞，他口口声声说并不在乎邱咏珊抢功，他只在乎结果。田裕次郎不断对陈浅和许奎林动手，各种残酷的刑法都用了一遍，最后甚至请来相扑选手拧断了许奎林的腿。许奎林剧烈疼痛之下晕了过去，不得已答应将自己所知道的和盘托出。
陈浅和许奎林身负重伤，都只凭一口气吊着，关永山和邱映霞对此都很担心，他们之前可是局里的一对猛将，回回出去执行任务都能功成身退。然而常在河边走哪有不湿鞋，二人这次被捕危险十分。邱映霞看过陈浅的资料，认定只要他不被打死就能够活下来，因为他是个天才。关永山希望尽快营救，但邱映霞认为救人需要本事，否则就是去陪葬。于是关永山决定给戴局长打报告希望他做一个营救方案，能不能活下来只能靠他们的命。
何大宝得瑟地拿着饭菜来给陈浅和许奎林送饭，言语之中十分挑衅，许奎林实在是饿极了，把他手中的饭碗打碎吃着地下的饭菜，陈浅有些失望。很快，日军要带走许奎林单独审问，为了阻止他，陈浅表示自己有一些许奎林不知道的情报。许奎林被他这一番话激怒，陈浅故意再度激怒他说他是废物，许奎林气急败坏地往他脸上挥拳头。陈浅表示自己可以告诉他们一个许奎林不知道的情报，条件是要许奎林死。二人在日军面前上演了一出狗咬狗的好戏，实际上，在刚才许奎林打碎碗的时候已经悄悄把碎片含在了嘴里，陈浅就趁着这个时候用碎片划破了日军的喉咙，将牢房里的日军一网打尽。
田裕次郎得知许奎林要求吃饭的时候已经察觉到了一些不对劲，匆忙赶去的时候，二人已经逃跑了。陈浅和许奎林逃出牢房，许奎林却被追上来的田裕次郎一枪打死，陈浅愣神的功夫瞬间被日军再次包围。中共地下党上海地区负责人陈深与余春羊见面，作为上级领导，他是来听余春羊对于情报一事汇报的。余春羊表示自己接受组织处罚，但是希望有一个将功补过的机会。
许奎林的死让陈浅深受打击，而在舞厅接头的陈深与余春羊也发觉了一些不对劲，政治保密局的人来了，二人可能有一些麻烦。为了让余春羊顺利离开，陈深一会儿会制造一些动静。余春羊趁乱离开后，陈深上楼威胁日军把衣服脱下来。
陈深威胁日军把衣服脱下来让自己能够安全离开，何大宝和周队长一心立功，上楼后却只看到了一身赤裸的日本长官，没有立功甚至还被打了一巴掌。随后，余春羊穿上了服务生的衣服顺利离开现场。何大宝和周队长想不明白陈深明明已经离开上海了，又回来干嘛呢，这不是给他们添麻烦嘛。二人接到了新的任务，移送陈浅。周队长执行任务之前先上楼去医务室找顾曼丽查看伤口，犯人转移需要做身体检查，周队长邀请了顾曼丽一起去。二人约好检查完身体后一起去吃生煎包，周队长为了陪伴佳人连任务都不顾了。
顾曼丽给陈浅仔细检查了身体，陈浅醒来后看到她帽子上别着一个发卡，而这个发卡和之前余春羊的一模一样。顾曼丽的真实身份也是中国G产党，她的任务是在不暴露自己的前提下尽一切力量营救，而营救唯一的机会就是转移途中。顾曼丽说要给陈浅缝合伤口，让周队长出去等自己。陈浅的意识很模糊，顾曼丽给他用了徐海辰给的假死药，让他能够在转运途中自然死亡。
完成身体检查后，何大宝代替周队长去转移犯人，顾曼丽给余春羊他们发送了信号。重庆国民政府军统飓风队队长陶大春今晚也得到了消息，在路上施行营救，当然他们能力有限，只想着尽人事听天命，压根没想着尽全力路上，陈浅进入了假死状态，何大宝吓了一跳连忙送往梅机关。陶大春收到消息，立刻取消了营救行动。
顾曼丽给周队长的包子里放了药，很快周队长就昏昏欲睡过去。日军确认了陈浅死亡，并且建议尽快转移尸体否则会有传染病。当晚，日军就叫了几个小喽啰把陈浅的尸体抬出去埋了，其中就有G产党的人，成功把陈浅安全转移。余春羊看着代替陈浅的尸体却分毫不害怕，徐海辰感慨她这个小姑娘不一般，却忘了第一次见她的时候，余春羊就守着三具尸体，是他们的父母和弟弟。工人把陈浅的尸体放进盒子里后，陈浅已经有了醒来的征兆。
余春羊和徐海辰把陈浅交给了顾曼丽，顾曼丽要在周队长醒来之前将陈浅安全转移。遇到检查时，后备箱里的陈浅传出一些动静，恰好何大宝这个时候来了，顾曼丽故作娇羞地说要带周队长去自己家，何大宝立刻明白了，连忙让人放行。
第二天周队长很是奇怪，他昨晚醒来以后觉得头疼，喝了顾曼丽给的止疼药后移交睡到了天亮。余春羊对昏迷的陈浅悉心照料，终于陈浅有了要醒过来的动静。