日軍飛行員高橋憲一回到家中與妻子共度自己的生日，說明天自己要出任務，算是日本海軍航空兵給天皇生日獻禮，而妻子似乎有什么預感，寫好一封信偷偷塞到了丈夫的衣服口袋里；遠在中國的中國飛行員陳懷民也在與家人共進晚餐，一家人其樂融融；可就是這么兩個毫不相干的人，卻要在戰場上拔刀相見。
日軍戰機聲勢浩蕩地撲向武漢，中國戰機緊急升空迎戰，經過一番驚心動魄的空中纏斗之后，陳懷民和高橋憲一狹路相逢，陳懷民身負重傷，最終與他同歸于盡，高橋妻子的照片帶著火苗隨風在空中飄落，打撈船隊找到了烈士陳懷民的遺體，他的姐姐和母親失聲痛哭，這無疑是對戰爭最好的詮釋。
他們為空戰犧牲的烈士們舉行了追悼會，周恩來也瞻仰了陳懷民，并看望慰問了他的父母，他的姐姐請求周恩來將高橋口袋里的信和她自己給高橋妻子的信發表在新華日報上，向世人警示戰爭的殘酷。印刷廠連夜將這兩封信印刷在報紙上，這份報紙被送到了千千萬萬的人民手中，甚至是蔣介石的手里，對社會的影響無疑是重大的。
一個遠途奔襲日本本土，對日軍展開攻心打擊的特別計劃在國民政府航空委員會啟動。因為與外國的合約關系，國民政府專機飛行員徐煥升的首要任務是把足以成功奔襲東瀛的兩架大飛機馬丁139WC控制在手，同時還要和平解散由外籍飛行員組成的雜牌飛行大隊。他略施小計就達到了目的，外籍飛行員們開車走出了一會兒就反應過來可能被騙了，立馬急匆匆回到機場警告徐煥升的違約行為，此時已經由不得這些外籍飛行員了，徐煥升強行接管了這兩架飛機。
外籍飛行員們還在考慮去留的問題，有人提議去漢口用他們自己的方式繼續幫助中國軍隊抗戰，這群不但是為了豐厚的酬勞，還有為了正義與和平的外籍飛行員們亦然也是偉大的。這次空襲日本本土的行動旨在宣示國軍保衛武漢之決心，展示中國人民的永不屈服之決心，敢死隊開始分配任務。
郭沫若將發表在報紙上的信交給國軍，希望能幫忙想辦法讓日本人也能看到。滿載一百萬份宣傳單的兩架馬丁139WC起飛沖入云霄，雖然這次行動已經做得很保密了，但日軍伊勢號戰列艦還是發現了他們的蹤跡。
被發現的中國戰機做出副翼動作成功騙過日軍，逃過一劫。已經快要日出了，他們已經飛到了長崎上空，一件件的傳單被拋灑在長崎上空，街頭的無數日本平民收到了國民黨從天上分發的傳單，傳單揭露了日本軍閥的真實嘴臉，號召全日本人民和平反戰。高橋憲一的妻子也拿到了一份，她終于了解到自己丈夫參與的非正義戰爭是毫無光榮可言的。
經過三小時的返航飛行，兩家馬丁飛機總算安全降落在武漢機場，他們都被當成英雄受到了熱烈歡迎，國共高級將領對此次宣傳行動的成功表示熱烈祝賀，徐煥升因遠征行動的成功還被美國生活周刊列為世界上12位國際卓著飛行員之一。
鑒于中國對德國的經濟問題已經無足輕重，通過日本控制亞洲更為重要，希特勒決定聯合日本與英美對抗，同時還撤出德國在華顧問團，停止對華軍售，中德合作到此為止。
徐州自古以來就是戰略要地，而由于全殲日軍計劃的失敗，國軍在戰場上處于不利局面，為了部署武漢戰場，國軍決定防守撤退。張自忠為洗刷冤屈的罪名，先死而后生，時刻做好了為國捐軀的準備，行進路上他乘坐的鐵路線被炸斷，原來是前方徐州失陷了。
敵軍戰機呼嘯而過，汪精衛被嚇得急忙躲在桌后，他認為中國的抵抗已經毫無希望了，而日本方面的威逼利誘也讓他急切想要與日軍談判，于是他拋棄蔣介石，準備私下與日軍協商。八路軍根據地遭到了猛烈的轟炸，傷兵不計其數。
大青山支隊先后由晉西北五寨地區出發，輾轉各地，夜行曉宿，終于與中共領導的蒙漢抗日游擊隊會師。自此，八路軍創建的晉西北抗日根據地發展為晉綏抗日根據地，晉綏抗日熱潮來臨。汪精衛意識到說服蔣介石和平解決戰事已經是毫無希望，于是另辟途徑，決定展開自己的“救亡行動”。他秘密派人去了解日本的意思，他還在猶豫要不要接受日本人的條件，組建新政府，部下和妻子的煽風點火讓他不得不做出選擇了。
再戰必亡的聲音此起彼伏，毛澤東狠狠駁斥了這種看法，還成書《論持久戰》，喚起戰士們的戰斗意識，甚至將影響世界進程。武漢會戰前夕，蔣介石召開會議，傳達戰斗思想——不戰亦不能茍存。日本政府已經完全淪為了由軍人組建的為戰爭服務的軍政府，歐洲的德國也要開始行動了，毛澤東憂心忡忡。
豫東兵團有被圍之險，一旦不測，又會有許多戰略要地落入敵軍之手，湖北省長還發來電報，稱可利用黃河泛濫殲滅敵軍，唯有破釜沉舟，陸沉敵軍主力，方能有一線希望。花園口的工程部隊緊鑼密鼓地行動著，目的是盡快炸開黃河大堤，但是傷敵一千自損八百。黃河終于被人為決堤，日軍人馬幾乎全數被洶涌的河水沖走，幸存的日軍陷入絕境。這次行動雖然滯緩了日軍南下的腳步，為國民政府贏得了戰爭準備時間，但給上千萬人帶來重大災難。同時保衛武漢的宣傳和戰備工作正在緊張地進行著。
冼星海正為損失的樂器犯愁，中共黨員桂濤聲找到了他，一番寒暄后，桂濤聲請他為《在太行山上》譜曲，還送給他一本毛澤東的《論持久戰》。冼星海不敢怠慢，夜以繼日地全身心投入到創作曲子中來。周恩來、郭沫若和董必武一行人前來拜訪他，還給他帶來了魯迅藝術學院的聘書，冼星海受寵若驚，決心將抗日歌曲散播到全中國，激起民眾的抗日激情和抗戰決心。
當八路軍健兒在太行山唱響抗日最強音的同一時空下，新四軍各部在皖南皖西集結整訓，由粟裕率領的先遣支隊正深入蘇南敵后，伏擊日軍運輸隊。葉挺、項英雖然在敵后游擊困難，但毛澤東認為這比受國民黨的胡亂指揮要好得多。
毛澤東時刻都在想著擴大抗日勢力，新四軍各部在蘇南連連報捷，而頻頻失利的日軍制定了詳細的武漢作戰計劃。軍令部第一廳廳長劉斐向蔣介石報告了當前戰況，日本人的意圖很明顯，他們是在為秋季拿下武漢做準備，但是花園口一仗打破了日軍從北邊進攻武漢的計劃，日軍唯一的辦法就是沿長江西進，突破國軍沿岸各要塞，合圍武漢，國軍必須組織武昌和武漢的保衛戰了。
國民政府軍事委員會為阻敵西進，決定壯士斷腕，于彭澤馬當江面自沉艦船，以構筑長江封鎖線，阻擋日海軍來犯。年老體衰的艦船即將完成自己最后使命的那一刻，全體海軍將士肅穆悲愴地向它們做了最后的道別與致敬。
馬當要塞是長江中游的咽喉之地，是武漢外圍最重要的關卡，其軍事價值相當重要，蔣介石要求守軍固守一個月，國軍做好了充分的準備靜待敵軍。大敵當前，守軍軍長李韞珩卻要求各級軍官參加抗日軍政學校結業典禮，把江防當做兒戲，江防第二總隊長厲聲拒絕，這令好大喜功的李韞珩十分不悅。
深夜時分，日軍萬炮齊發偷襲江防陣地，守軍人員嚴重不足，于是總隊長向李韞珩求援，電話那頭的李韞珩卻還在酣然大睡，極不稱職，他只好又向總司令張發奎求援。紀律渙散的李韞珩自負地認為馬當要塞固若金湯，并未對此太在意，但一聽到是張發奎的命令還是立馬起身響應。援軍師長薛蔚英貪生怕死，故意舍近求遠，拖延增援時間。
馬當守軍打退日軍數十次進攻，傷亡慘重，固守待援，而本應該早就到來的援軍卻遲遲不見蹤影。轉眼間，日軍又發動了新一輪的進攻，軍情萬分危急時刻，李韞珩竟還不慌不忙，慢條斯理地讓人發報詢問薛蔚英。可不知是故意為之還是無意之舉，薛蔚英部隊就這樣迷路了，白白耗費了援兵的力量。
日軍使出了卑劣至極的手段，施放毒氣彈攻擊守軍，守軍幾乎全部中毒身亡，僅守了兩天馬當就被日軍突破了防線，馬當要塞全部陷于敵手。蔣介石大怒，罪有應得的李韞珩和薛蔚英被送上了軍事法庭，得到了應有的懲罰。
日軍戰機又來空襲國民黨海軍艦隊，他們扔下的重磅炸彈重創了國民黨海軍的數艘艦艇，國民黨海軍只能分散撤退。中山艦艦長薩師俊為掩護其他艦艇離開，獨留中山艦與日軍戰機周旋，形勢萬分危急。