1943年，第二次世界大戰的戰場形勢發生了巨大轉變。反法西斯陣營看到了勝利的曙光。在中國戰場上，日軍為挽救頹勢，發動了瘋狂的進攻，與此同時，一場醞釀已久的驚天陰謀也拉開了帷幕。上海。重慶國民政府軍統特工陳淺，代號呂布，秘密到達上海執行任務，與代號貂蟬特工許奎林接頭。他們這次的行動目標是仁科富熊，他是個能劇愛好者，下午的演出對他們而言是唯一的機會。陳淺帶著自己的工具箱順利通過門口檢查進入劇院，他們將槍支放入野村明的演出箱，然而卻在門口遇到了檢查，日軍要求必須開箱檢查，野村明對此十分不滿。野村明親自將箱子打開檢查，日軍這才罷休。
而混入其中的小廝余春羊是中共上海地下交通站人員，代號布谷鳥。日本人正在四處尋找制造核武器的原料鈾礦石，上海交通站負責人徐海辰要求余春羊一定要找到。趁著野村明睡著，陳淺悄悄打開他的箱子拿到武器。與此同時，許奎林也拿著報社記者的假身份想要進入二樓去采訪野村明，幫陳淺引走了門口的其他人。陳淺和余春羊狹路相逢，一番打斗后余春羊的長發散開，同時門外傳來了日軍的聲音。二人默契地退到門后把日軍解決掉，余春羊很果斷地離開了這里，她猜到這個人是軍統方面的人。
陳淺在二樓觀察情況，許奎林則在一樓負責給陳淺發信號。陳淺觀察到，仁科富熊已經進入現場，陳淺也接收到了許奎林的暗號。野村明即將上臺演出之時，臺下多股勢力暗流洶涌，短暫猶豫過后，陳淺當即開槍射殺仁科富熊。隨后現場進入一片黑暗，日軍果斷地封鎖了現場，卻發現死了兩個日本憲兵。為了逃避責任，裝作被打傷的樣子逃過一劫。陳淺說坐在前排的不是真正的仁科富熊，不過他也解決了真正的仁科富熊。陳淺與許奎林一同從下水道離開時遇到了余春羊，陳淺拿出她剛才掉落的東西還給了她，也很巧妙地從余春羊手中拿到了一張紙條。
毛森叛變，陳淺和許奎林在撤退途中遇到了埋伏，是徐海辰暫時救了他們。然而二人并沒有完全擺脫日軍，許奎林受傷，陳淺機智地從日軍手上奪下了一輛車帶他撤退，卻因為敵人緊追不舍導致車子失控，陳淺與許奎林一齊摔下了車。模糊之中，陳淺看到了田裕次郎猙獰的面孔。次日，軍統特工呂布刺殺日本將軍失手被擒的消息傳遍了大街小巷。
余春羊并沒有成功完成任務，她提筆寫下一封給徐海辰的信，要將功贖罪，就算是死也無怨無悔，下輩子再來報答徐海辰的養育之恩。徐海辰看到余春羊這封信很生氣，余春羊的確拿到了情報，但是卻被陳淺偷走了。徐海辰把余春羊罵了一頓，雖然他們不是一條路的人，但卻是統一戰線的戰友，看著戰友被捕居然還能幸災樂禍。
重慶方面，正在調查內奸的下落。
何大寶一早給周隊長買了生煎包，不過何大寶因為呂布的新聞一時間沒什么胃口。醫務室的顧曼麗來上班后，周隊長卻頓時來了興趣，拿著何大寶買的生煎包殷勤地去找顧曼麗包扎傷口，何大寶吐槽他在自己面前是爺爺，在顧曼麗面前就是個孫子。
陳淺和許奎林被嚴刑拷打，這起泄密的案子也讓重慶方面頭疼不已，軍情科為了查到內奸也費盡心思。田裕次郎離間陳淺和許奎林，試圖問出上海站的密碼本，看著自己的好伙伴一次次受刑，陳淺內心無比的煎熬。關永山親自去見邱映霞，他口口聲聲說并不在乎邱詠珊搶功，他只在乎結果。田裕次郎不斷對陳淺和許奎林動手，各種殘酷的刑法都用了一遍，最后甚至請來相撲選手擰斷了許奎林的腿。許奎林劇烈疼痛之下暈了過去，不得已答應將自己所知道的和盤托出。
陳淺和許奎林身負重傷，都只憑一口氣吊著，關永山和邱映霞對此都很擔心，他們之前可是局里的一對猛將，回回出去執行任務都能功成身退。然而常在河邊走哪有不濕鞋，二人這次被捕危險十分。邱映霞看過陳淺的資料，認定只要他不被打死就能夠活下來，因為他是個天才。關永山希望盡快營救，但邱映霞認為救人需要本事，否則就是去陪葬。于是關永山決定給戴局長打報告希望他做一個營救方案，能不能活下來只能靠他們的命。
何大寶得瑟地拿著飯菜來給陳淺和許奎林送飯，言語之中十分挑釁，許奎林實在是餓極了，把他手中的飯碗打碎吃著地下的飯菜，陳淺有些失望。很快，日軍要帶走許奎林單獨審問，為了阻止他，陳淺表示自己有一些許奎林不知道的情報。許奎林被他這一番話激怒，陳淺故意再度激怒他說他是廢物，許奎林氣急敗壞地往他臉上揮拳頭。陳淺表示自己可以告訴他們一個許奎林不知道的情報，條件是要許奎林死。二人在日軍面前上演了一出狗咬狗的好戲，實際上，在剛才許奎林打碎碗的時候已經悄悄把碎片含在了嘴里，陳淺就趁著這個時候用碎片劃破了日軍的喉嚨，將牢房里的日軍一網打盡。
田裕次郎得知許奎林要求吃飯的時候已經察覺到了一些不對勁，匆忙趕去的時候，二人已經逃跑了。陳淺和許奎林逃出牢房，許奎林卻被追上來的田裕次郎一槍打死，陳淺愣神的功夫瞬間被日軍再次包圍。中共地下黨上海地區負責人陳深與余春羊見面，作為上級領導，他是來聽余春羊對于情報一事匯報的。余春羊表示自己接受組織處罰，但是希望有一個將功補過的機會。
許奎林的死讓陳淺深受打擊，而在舞廳接頭的陳深與余春羊也發覺了一些不對勁，政治保密局的人來了，二人可能有一些麻煩。為了讓余春羊順利離開，陳深一會兒會制造一些動靜。余春羊趁亂離開后，陳深上樓威脅日軍把衣服脫下來。
陳深威脅日軍把衣服脫下來讓自己能夠安全離開，何大寶和周隊長一心立功，上樓后卻只看到了一身赤裸的日本長官，沒有立功甚至還被打了一巴掌。隨后，余春羊穿上了服務生的衣服順利離開現場。何大寶和周隊長想不明白陳深明明已經離開上海了，又回來干嘛呢，這不是給他們添麻煩嘛。二人接到了新的任務，移送陳淺。周隊長執行任務之前先上樓去醫務室找顧曼麗查看傷口，犯人轉移需要做身體檢查，周隊長邀請了顧曼麗一起去。二人約好檢查完身體后一起去吃生煎包，周隊長為了陪伴佳人連任務都不顧了。
顧曼麗給陳淺仔細檢查了身體，陳淺醒來后看到她帽子上別著一個發卡，而這個發卡和之前余春羊的一模一樣。顧曼麗的真實身份也是中國G產黨，她的任務是在不暴露自己的前提下盡一切力量營救，而營救唯一的機會就是轉移途中。顧曼麗說要給陳淺縫合傷口，讓周隊長出去等自己。陳淺的意識很模糊，顧曼麗給他用了徐海辰給的假死藥，讓他能夠在轉運途中自然死亡。
完成身體檢查后，何大寶代替周隊長去轉移犯人，顧曼麗給余春羊他們發送了信號。重慶國民政府軍統颶風隊隊長陶大春今晚也得到了消息，在路上施行營救，當然他們能力有限，只想著盡人事聽天命，壓根沒想著盡全力路上，陳淺進入了假死狀態，何大寶嚇了一跳連忙送往梅機關。陶大春收到消息，立刻取消了營救行動。
顧曼麗給周隊長的包子里放了藥，很快周隊長就昏昏欲睡過去。日軍確認了陳淺死亡，并且建議盡快轉移尸體否則會有傳染病。當晚，日軍就叫了幾個小嘍啰把陳淺的尸體抬出去埋了，其中就有G產黨的人，成功把陳淺安全轉移。余春羊看著代替陳淺的尸體卻分毫不害怕，徐海辰感慨她這個小姑娘不一般，卻忘了第一次見她的時候，余春羊就守著三具尸體，是他們的父母和弟弟。工人把陳淺的尸體放進盒子里后，陳淺已經有了醒來的征兆。
余春羊和徐海辰把陳淺交給了顧曼麗，顧曼麗要在周隊長醒來之前將陳淺安全轉移。遇到檢查時，后備箱里的陳淺傳出一些動靜，恰好何大寶這個時候來了，顧曼麗故作嬌羞地說要帶周隊長去自己家，何大寶立刻明白了，連忙讓人放行。
第二天周隊長很是奇怪，他昨晚醒來以后覺得頭疼，喝了顧曼麗給的止疼藥后移交睡到了天亮。余春羊對昏迷的陳淺悉心照料，終于陳淺有了要醒過來的動靜。