1937年，中华民族进入了最为苦难的一段时期。日寇侵华，血腥的铁蹄踏遍神州，熊熊烽火灼烧着祖国每一寸土地。在国难当头的危机时间，留学多年的数学博士陈家鹄（郭晓冬 饰）携日籍妻子惠子（尹媗 饰）回国，希望贡献自己藐小的光和热。因为他在国外曾对日本的电报暗码有所了解，因而陈成了日寇急欲猎杀的方针，也成为国民政府活跃网络的目标。通过一番曲折，他最终参加国民党军统下辖的密电破译机构“黑室”的一员，尽管憎恨国民党的腐败，但是受制于人的陈仍被逼为黑室工作。在此期间，他和惠子也因身份的特别屡遭军统刁难。与此同时，我党人员成功打入黑室，为了新中国的建立做着最终的努力……