1937年12月，侵華日軍繼攻上海之后，在華中司令官松井石根大將的指揮下發動九個師團和一個飛行團的兵力，三面圍攻民國首都南京，中國守軍雖奮勇抵抗，但終因實力懸殊，在日軍的進攻下節節敗退，12月12日南京保衛戰進入最慘烈的階段，外圍防線已經全部被日軍突破，南京岌岌可危。國民黨南京省黨部憲兵五團少校、中共地下黨員代號“獨狼”，在一次鋤奸行動中，為解救戰友“八音盒”遭省黨部憲兵隊懷疑被關押，獨狼與組織上失去聯系。
一隊日軍扮作國軍騙開南京中華門，守城國軍發現上當后雙方展開廝殺，獨狼在監獄中聽到外面的槍炮聲，監獄圍墻被炸出一個窟窿。狡猾的日軍向城樓上奔去，淺野正二攻占中華門，日軍指揮部收到信號后派主力攻向南京。獨狼無處可去，他無法坐視不管，他撿到一支步槍，并冒充一名教導總隊中校營長林杰森的身份。
淺野正二得知獨狼的存在，他率人趕過去，獨狼開槍后淺野正二判斷出對方只有一個人，淺野正二命部隊后撤，他要親自上場。獨狼和淺野正二正面交手，兩人數回合不分高下，戰斗結束時他們對彼此留下了極深的印象。
國軍連長易楠帶領一隊士兵路過陣地時發現兩個日軍，易楠不想開槍吸引他們，他命全體裝死，但那兩名日軍還是發現他們，獨狼及時出手擊斃兩名日軍，易楠對他的相救表示感謝。獨狼一人背著槍離開，易楠追趕上去說明他們的處境，獨狼猜出附近有日軍可能會增援，他還掏出在路上收集的子彈送給他們，剛發每人一發。
獨狼對他們做出安排，易楠只能聽從。天很快黑了下來，易楠等人在陣地了裝死，有人堅持不下去想撤退，易楠帶他們逃走，獨狼將那些日軍引至埋伏圈時發現他們不見了，他只得獨自面對敵人。南京保守戰失利后大批守軍撤退向滁縣池河鎮，整個中國守軍沒有意識到石河橋是他們北撤的必經之路，只有獨狼發現，軍人的特性讓他無法坐視不管。易楠想帶領手下投奔七十四師，獨狼在池河遇上他們。
獨狼想帶他們去守池河橋，在街上發現日本奸細后他們追趕上去，被追的女人做夢時說日本話，日本奸細開槍后被擊斃，獨狼以準確的判斷發現日本的便衣隊，他率人趕往池河橋。獨狼發現池河橋頭的日軍奸細后果斷擊斃，被點燃在炸藥也被獨狼阻止爆炸，獨狼清楚日軍企圖。
獨狼清楚長官部沒有意識到池河橋的重要作用，易楠向他提出質疑，獨狼用了林杰森的名字，易楠同意守橋，還買到了較好的裝備。日軍派出淺野正二去炸毀石河橋，淺野正二提出只帶十個人前往。獨狼分配池河橋的陣地布防，全部的地雷都埋在橋頭的兩岸上，獨狼和易楠各帶五人防守，淺野正二通過望遠鏡看到獨狼的身影。
淺野正二扮成老百姓來路上打探情況，有人質疑守橋是否是上峰的命令。整個池河鎮亂成一團，獨狼想先守住橋再說，淺野正二帶人在晚上出現在橋頭，這引起了獨狼的注意，淺野正二清楚真正的攻擊方向，獨狼知道對方的目的是引他們出陣地。
日軍扮成送糧隊伍來到易楠一側，易楠等對方靠近時開動機關槍，偷襲的日軍只好撤退，易楠追趕過去時獨狼無法阻止，池河橋被炸，獨狼也被日軍的火把引開，他清楚對方已經撤退。日軍派出幾路日軍步兵趕往池河鎮，獨狼質問易楠為何擅自出擊，易楠等人審問被俘的日軍。
被俘的日軍交待了炸橋的經歷，獨狼派人押俘虜去石河橋，河岸上的地雷并沒有被觸發，獨狼分析之后易楠相信了，圓桶被撿回來后他們看到里面全是炸藥，易楠生氣之下擊斃日軍俘虜，他愿意聽從發落。獨狼沒有殺易楠，他讓他們跟自己一起去日占區，要全換上日軍的裝備。
獨狼見到被抓的鄭德成，鄭德成手腕上的傷口是被日本人刺傷的，他老家被日本人強占七年，日話說的很好都是被逼的，獨狼需要一個日本翻譯，他請鄭德成幫忙，鄭德成答應下來。淺野正二認為師團長的部署太過保守，他想命聯隊馬上進攻池河鎮時被拒絕。易楠弄來整套的日軍裝備，獨狼想進入日占區拖延日軍進攻時間，他不想讓易楠參加，易楠同意了，戰士們心里都不踏實。
獨狼給第五戰區軍情處發去電文，他說明潛入日占區的原因，軍情處處長不太相信，他擔心那一切都是假的。易楠鼓舞士氣，獨狼率隊伍出發，他們發現鄭德成是名女的，她的真名是鄭海薈。第五戰區情報處收到池河鎮的奇怪情況，處長馬上向參謀部建議。獨狼命部隊快速行進，發現日軍后他們悄悄繞開。
日軍準備在午夜向石河鎮發起總攻，獨狼帶隊在路上遇上日軍，他們并沒驚慌，幸好獨狼行動迅速才避免暴露，獨狼命人繼續保持隊列行進。日軍少佐的尸首被巡邏士兵發現，淺野正二帶人趕過去查看情況，從傷口看可能是中國軍人的手法。
淺野正二詢問過士兵之后向東追趕過去，全德才身上的紅布險些讓他們暴露，獨狼向他詢問原因，那是他媽在他當兵時給他的，獨狼聽完后答應替他先收著。獨狼發現有敵人追擊時命人向林子里躲藏，淺野正二發現林子后故意讓人向那邊喊話，獨狼知道對方在詐他們。
淺野正二派四個人進去偵察，獨狼讓人不要開槍，那兒林子比較濃密，日軍以時難以發現他們，獨狼還命所有的人退下子彈，開槍必會暴露，他們只好服從命令，日軍偵察兵無功而返。烏衣鎮的槍聲引起了獨狼的警覺，他命人失掩體藏起來，但還是有戰友犧牲在亂槍掃射之中。淺野正二率兵趕往烏衣鎮，獨狼手下有三名隊員犧牲，有人想放棄，甚至跪下來求他，獨狼準備先帶他們進大山。淺野正二趕往烏衣鎮時發現判斷錯誤，他率人匆忙趕向那片密林。