1940年，作为反法西斯战争最重要战场之一的中国战场，进入到中日双方相持阶段。为加速对中国的侵犯，日军正秘密策划一场耸人听闻的细菌战，为此日军决定加速细菌武器的研讨。只身从南京大屠杀逃生的医师金深水，流落到日军设立的“保甲榜样区”桃花镇。金深水无意中救了生化专家白大怡，不料却是一系列波谲云诡事情的开端。桃花镇歌舞升平的面纱被逐步掀开，惨无人道的细菌人体试验、恐惧致命的人脑控制药物试验等一一浮出水面。在党组织的指导下，金深水奇妙地周旋于狡猾如狐的敌人中，几度赴汤蹈火。最终，在对日军相同有着国仇家恨的女医师林婴婴以生命为代价的保护下，金深水联合新四军、游击队，彻底消灭了桃花镇的日军，一起揭露了日军使用人体进行细菌试验的种种罪行。金深水更从一个普通爱国青年生长为一个优异共产党员。