日本憲兵把重要的犯人趙一曼押到了哈爾濱市立醫院，要求剛留日回國的外科主任劉棟梁為她醫治。趙一曼表現出的堅強給了劉棟梁巨大的震撼，在手術過程中，醫院新來的年輕女麻醉師娜拉憑借出色的技術令劉棟梁印象深刻，同樣，醫術精湛的劉棟梁也令娜拉心生好感。手術成功，日本憲兵隊長中村按照劉棟梁的要求，把趙一曼留在醫院單獨病房繼續治療，由日本憲兵24小時看守。警察局局長蘇春來被中村叫來醫院，在醫院走廊上蘇春來與娜拉迎面相遇，兩人奇怪神秘的反應都被劉棟梁的助手小韓看在眼里。董警官被安排隨時看守趙一曼的病房，小韓也被劉棟梁安排專職照顧趙一曼。娜拉被正式安排到劉棟梁的科室，娜拉提出請大家吃飯，小韓冷淡的拒絕了。地下組織準備營救趙一曼，他們希望能在醫院內部找到突破口。同事聚餐上，娜拉主動邀請劉棟梁跳舞，被拒絕，娜拉似乎對劉棟梁大有一見鐘情的感覺，可是劉棟梁卻一副無動于衷的樣子。市立醫院陷入了一種莫明其妙的氛圍當中……
醫院又加崗了，看守警力更加多了。地下組織開始安排人到醫院里去打探趙一曼的情況。地下黨許克明打折了自己的胳膊，成功地混進了醫院。娜拉依舊熱情的接近劉棟梁，劉棟梁也開始產生了變化。醫院中的氣氛依舊令人窒息，地下黨在醫院中準備計劃，劉棟梁面對趙一曼總有一種特別的感覺，小韓似乎對娜拉報有很強的敵意。中村來到醫院，直接在病房中折磨趙一曼，企圖逼供，劉棟梁站出來制止，被警察按住要抓起來，不料娜拉出現，從警察手里把劉棟梁救下。中村把趙一曼直接拉到醫院地下室，施以酷刑，而趙一曼依舊沒有屈服。劉棟梁看到趙一曼的慘狀，心中十分憤怒。娜拉看劉棟梁心情不好主動拉他出去吃飯，娜拉終于向劉棟梁表白愛意，劉棟梁接受了這突如其來的奇情，但她依舊神秘的不讓劉棟梁送她回家。許克明在醫院試圖探聽趙一曼的情況，不料他的行動引起了董警官的懷疑，幸好沒有被識破。趙一曼的存在依舊使得醫院被緊張的氣氛籠罩著。
娜拉和劉棟梁陷入了熱戀中，而小韓似乎對娜拉的敵意更大了。趙一曼的病情有所好轉，劉棟梁與她在治療中接觸頗多，越加的敬佩這個女人。小韓在照顧趙一曼的過程中，兩人成了好朋友，小韓把她當作自己的姐姐一樣。劉棟梁發覺小韓情緒不好，小韓說醫院里有警察安插的內線，大家都覺得醫院這些日子很奇怪。董警官隨時都在趙一曼的身邊，兩人也不時地交談，董警官對待她似乎已經不像原來對待囚犯那樣了。由于許克明的傷好了，準備出院了，他和組織的領導楊一甫商量決定，盡快動手營救趙一曼。中村給蘇春來施加壓力，要他一定要看守好趙一曼，抓捕共產黨人，蘇春來連夜召集全市警署負責人布置工作。娜拉和劉棟梁吃過晚飯后，執意帶劉棟梁回了自己父親單獨的套房，兩人分房睡了一晚。蘇春來的親信陳鐵把這個情況報告給了蘇春來，蘇春來很惱火，命人調查劉棟梁。深夜，許克明正準備展開營救行動，不料日本憲兵來到醫院帶走了趙一曼，還把劉棟梁和小韓一起帶走了。日本人又開始對趙一曼嚴刑逼供。