1937年，日军集结大量兵力，企图侵占中国最繁华的都市——上海。在这个事关中华民族存亡的危急时刻，国民党68师猛虎团奉命死守闸北区的一处冶炼厂。经过三个月的殊死搏斗，日军始终未能再向市区推进一步，猛虎团却为此付出了惨重的代价。为了打破僵局，猛虎团团长谢云汉亲率属下越过前沿阵地，并以极其精准的枪法在敌方控制区枪杀了一位日军高级将领。这次奇袭大大鼓舞了我军的士气，却也换来了日军更为疯狂的反扑。激战前夜，谢云汉叮嘱参谋长方正棠向师部请求汽车支援，用以转移无法作战的伤病员，却得到无车可调的回复，伤病员只能被转移至地下室。而此时，驻扎在上海市区的国民党军队却表现出撤退的迹象，不少政要和富豪也打算逃离上海。军统上海站站长沈鹏举向副手郝胜提到了高度机密的“桐工作计划”，还命令军统站暂停撤退。按照上级指示，谢云汉在上海市区总部会见了68师师长刘振邦，并获得了国民政府的嘉奖：晋升上校，被授予军事委员会最高战功勋章。谢云汉的心里五味杂陈，他一方面为牺牲的战友悲痛不已，一方面又对国民军的撤退感到羞耻和愤怒。

在上海商会劳军暨募捐酒会上，谢云汉一番慷慨陈词，感染了在场所有人，包括中共方面的负责人顾也舟、骨干芦小慧，以及字林西报的高级记者秋莎。酒会之后，师长刘振邦向谢云汉透露了“桐工作计划”。作为“桐工作计划”的一部分，谢云汉所率领的猛虎团必须马上接手贵金大厦的防御工作。刘振邦要求谢云汉必须坚守贵金大厦三天并转移地下金库内的三吨黄金，这些黄金正是国民政府的抗战血本，异常关键。 第二天，佯装休战的日军对猛虎团发动了猛烈的突然袭击，三连连长石常庆去查看伤兵营，发现他们已经走上了战场，经过一番苦战，三连的伤病员突击队全数阵亡，用自己的生命换来了珍贵的胜利。战斗结束后，谢云汉对石常庆大发雷霆，石常庆拿出24位伤病员的绝命请战书，谢云汉痛哭流涕。

秋莎与日军特高课情报官武宫两人原来是老同学，两人在咖啡馆进行了交流，武宫决定向秋莎收买情报。谢云汉回到闸北辖区后，猛虎团将士对于只留他们团驻守贵金大厦感到愤愤不平，谢云汉命令石常庆率三连战士离开闸北，去上海西郊与师部会合。对于调离前线的安排，石常庆忿忿不平，认为谢云汉是在公报私仇。经过谨慎的部署，猛虎团顺利驻进贵金大厦，谢云汉拿到了沉甸甸的金库钥匙。日军方面的山本中将对谢云汉产生了异样的兴趣，而猛虎团的转移则让山本感受到贵金大厦的不寻常之处。由师部派去支援猛虎团的山炮连被日军围截在外围，无法与猛虎团会合，而另一支支援部队机枪连也迟迟不见踪影。贵金大厦的防御工事始终无法完善，谢云汉只能做出最坏的打算，一场事关抗战全局的殊死搏斗即将展开。

军统上海站站长沈鹏举接到情报，一支负责桐计划警戒任务的国军哗变逃跑。为了防止计划泄密，军统特工对该军队进行围追堵截，却没有成功。出人意料的是，“逃跑”的军队竟然石常庆率领的猛虎团三连。原来，与师部会合后，石常庆认为三连的任务只是为上海富商们的撤离保驾护航，愤慨之余他坚信谢云汉口中的“桐工作计划”是个骗局。与此同时，中共上海负责人顾也舟获知了有关黄金转移的情报，记者秋莎也开始对桐计划和猛虎团展开调查。山炮连与猛虎团终于顺利会师，机枪连的缺失依然令防线倍感压力。三连的回归减缓了压力，然而当谢云汉得知石常庆是擅自离岗，不由得大发雷霆。他怒斥石常庆破坏了整个任务，由于三连的逃跑，机枪连不得不半途折返去顶替警戒的空缺，猛虎团因此缺少了强有力的支援，黄金的转移也被延误!

猛虎团的坚守极大地鼓舞了民心和军心，顾也舟和上海商会会长郑之涣决定与英国人交涉，通过英租借的口岸向孤立无援的英雄们提供医药补给品。迫于日本的压力，英国人的口岸并未开放，装满补给品的两艘船只能偷偷渡过苏州河。谢云汉本打算用船将黄金运出封锁区，却没想到日军已经掌握了黄金的情报，计划对贵金大厦展开总攻，苏州河被武力封锁。他更想不到，泄露情报的竟然是国民政府!信息先由市党部秘书长汤三吾透露给字林西报的记者秋莎，秋莎又将信息转达给合作人武宫，然而她对武宫的情报人员身份一无所知。猛虎团成为“桐工作计划”中最壮烈的棋子。决战前的清晨，猛虎团在贵金大厦举行了神圣的升旗仪式，随着军旗的升起，上海的市民感动不已，他们高呼抗战和民族的口号，他们感激猛虎团的八百战士没有放弃上海，没有放弃民族尊严。