一九三五年，抗战全面爆发，国共之争陷入僵持，代号“蜂巢”的日本反共侵华机构派遣大量特务潜入上海，为全面侵华做足准备，企图进一步瓜分中国。

眼下国民政府为巩固政治权力，也在上海这个列强割据、黑帮混战的地界建立青山军校，加紧对学员进行反共清剿的训练，同时防止各种势力蔓延。校长蒲丛依靠青山军校编织一张庞大的情报网，立于信息战不败之地。

学员顾盼、田桥洁皆为翘楚，二人互相竞争又是知心姐妹，顾盼与教官谭仲文秘密相恋，却不知田桥洁亦倾心谭仲文已久。

很快顾盼收到青山军校暗中指令，命其独自执行暗杀日本文化司司长神谷浩二的任务。日本行动队副队长罗星明和队长龙智捷奉命保护其安全，日本领事馆武官松本健太更是亲自前往车站迎接。

期间罗星明注意到顾盼背着大提琴走在街上，心里生出一丝疑虑。反观顾盼埋伏在火车站对面的宾馆房间，拿出狙击枪瞄准目标人物准备射击。

由于神谷浩二被全程保护，顾盼藏身房顶开枪将其击毙，然后销毁证据逃离现场，待罗星明赶来已是人去楼空。顾盼乔装男装混入人群，仍是被罗星明一眼发现，立刻朝她开了一枪，不偏不倚打中腹部。

情急之下，顾盼跑到秘密地点浆洗店与接头人碰面，没想到接头人竟要将他灭口，幸好顾盼有所察觉，一番激烈打斗后，终将对方杀死。因顾盼负伤在身，行动不便，抢了一辆汽车就要离开，结果又碰见罗星明，为此展开疯狂角逐。

同一时间里，国民政府军事委员会第二厅厅长张华贵紧急开会，针对神谷浩二遇害事件进行讨论。侍从室主任王盛乡转达日方追究到底的意思，首先将矛头指向青山军校，蒲丛面对质疑，承认青山军校存在疏忽失察，其他人觉得这件事极有可能是共党所为。

事实上，数日前日本侵略者已制定计划，意欲实施破坏中国的经济。日共党员神谷浩二来华是为将情报转交共党，奈何遭遇暗杀，以至于情报内容石沉大海。上海地下党组织负责人崔文生迅速上报，请示起用代号变色龙，实为爱国人士的罗星明受命潜伏蜂巢组织，寻找顾盼之余查明情报内容。

反观顾盼完成任务后沦为弃子，以龙智捷、罗星明为首的行动队对她展开追杀。蒲丛将顾盼冠以叛国罪之名，彻底将她推向不可翻身的死地，甚至派遣田桥洁执行杀死顾盼的任务。

顾盼难以置信，还未等田桥洁扣动扳机，龙智捷和罗星明带领日本使馆武官队出现，田桥洁因爆炸身亡，顾盼重伤逃生。

如今青山军校也在清查顾盼的物品，谭仲文无力阻止，急忙去找蒲丛获悉顾盼行踪。当晚顾盼躲在胡同里，本以为能躲过一劫，却还是被罗星明发现，只好开车冲了出去。

趁着罗星明自顾不暇之时，谭仲文及时救走顾盼，把她带回自己家里。尽管罗星明没有查出情报内容，但是他得到神谷浩二交给自己的手表，拆开表没有发现异常，倒是表盘纹路复杂且奇怪，像是某种图案。

顾盼梦见田桥洁追杀自己，惊醒后向谭仲文道出来龙去脉，谭仲文闻言若有所思。现在还无法确定幕后主谋的真正动机，谭仲文准备送顾盼去哈尔滨的秘密据点避风头，结果两人的行踪都被人监视。

龙智捷收到消息带着罗星明赶往码头，注意到一位戴着口罩的女保洁员，顾盼趁机跑了出去，正当她要靠近谭仲文的汽车，岂料汽车爆炸，谭仲文葬身火海，令她悲痛欲绝。

转眼过去十天，各方势力仍是没有找到顾盼，蒲丛查过机要室档案，根本没有人发出这个刺杀命令。

时至今日，顾盼的下落仍然不明，而谭仲文却奇迹般地逃过了一劫，他已经对顾盼再无生还的希望。蒲丛鼓励谭仲文要振作起来，虽然他可以责怪自己的义父，但他始终把他视为自己的儿子，他应该为顾盼好好活下去。

罗星明亲自去日本领事馆探访他的导师松本，试探性地询问他对神谷浩二被刺杀事件的看法，以及凶手属于哪个势力。然而，松本没有给出正面回答，告诉他这件事到此为止。接着，罗星明按计划安排云姐去救出顾盼，并将她带回哈尔滨接受疗养，在她伤势稳定后实施下一步计划。云姐是崔文生的得意门生，也是一位优秀的共产党员。顾盼醒来后回忆起当年暗杀闫璐海时曾见过云姐，而她很警惕，坚持要离开。云姐告诉顾盼，她已经被全城通缉，如果想要查清真相，就必须做好充足的准备。

随着日寇侵华的意图越来越明显，中华民族面临着生死存亡的关键时刻，中国共产党呼吁建立最广泛的抗日民族统一战线，爱国的青年甚至国民党内部的爱国人士都参与到这场抗日救亡运动中。云姐作为骨干力量，受命照料顾盼，试图让她加入共产党。然而，顾盼的状态一直不太稳定，而罗星明也冒险提出了一些计划。经过一番考虑，顾盼为了找出陷害自己的幕后黑手，不得不暂时留在哈尔滨。

云姐在执行任务中受伤，但她忍着伤痛为自己包扎，顾盼主动过来帮忙，彻底确认她就是共产党。与此同时，罗星明无意间发现了蜂蜜盖子上的图案，结合手表盘的纹路，立刻想到了蜂巢。由于云姐的身份，顾盼对她多了几分信任，向她展示了这些日子里搜集到的信息。经过一番调查，顾盼认定青山军校存在问题，并在云姐的分析和建议下，决定独自返回上海，故意引起注意，伪装成被捕的行动队员，找出自己被陷害的原因。

龙智捷带着罗星明来到刑房，顾盼遭受着酷刑折磨，却依然一言不发。凭借着顽强的意志，引起了龙智捷的兴趣。在龙智捷的安排下，罗星明独自给顾盼做思想工作，劝说她加入行动队，而这一切正是他和崔文生商定的计划。通过神谷浩二留下的线索，崔文生查到了神秘组织“蜂巢”是由多个国家的法西斯分子组成，他们的目标是消灭共产主义，建立统一的法西斯世界。由于这个组织的亚洲分支在日本，他们已经接到了命令抵达上海，彻底推广法西斯主义。崔文生交代罗星明要密切关注他们的动向，决不能有丝毫懈怠。

谭仲文出院后回到青山军校，振奋精神开始训练新的学员，其中包括王敏和夏恩等人。副校长黄素梅依靠特效药来审问囚犯，始终相信即使是共产党骨头再硬，也总有软肋可钻。学校临时演练了一个突发危机情况，学员郭俊超以满分通过，他对环境观察非常细致入微，而夏恩则反应迅速，只有王敏还未及格，心里有些不平衡。随后，谭仲文带着学员们参观了痕检中心，主任杨谦假装死人吓了大家一跳，而谭仲文早就习以为常。接下来的射击考核中，夏恩由于心理障碍无法克服，导致名次垫底，黄素梅察觉到她的异常，吩咐王敏监视夏恩的一举一动。

早在夏恩来到军校之前，她就决定要深入军校搜寻线索，为顾盼进行潜伏。顾盼心情复杂，提醒她一旦选择这条路，就没有回头的机会。罗星明主动来找云姐，顺便谈起了对顾盼的印象，认为她比自己想象的更加坚强。云姐透露了他对顾盼的喜欢。夏恩趁着没有人靠近校长办公室时，犹豫许久后又转身离开，不知道黄素梅已经目睹了这一幕。

龙智捷当众宣布顾盼正式加入行动队，并给她分发了一把手枪，告诉她今晚要去码头接应物资。

罗星明察觉到顾盼对自己投来的目光，微笑着回应了她，告诉她不用紧张，这只是例行公事。

龙智捷站在一旁，观察着这一幕，感觉到两人之间有着与众不同的关系，但他没有直接揭穿。

就在大家忙着从码头搬运货物时，一群人匆匆赶来，将他们包围。枪声四起，顾盼在人群中看到了谭仲文的身影。

发现谭仲文还活着，顾盼感到欣喜，但也惊讶不已。当她反应过来时，罗星明已经把她拉到一旁，躲避子弹。

罗星明提醒顾盼，生命只有一次，他希望她不要在这个时候考虑个人感情问题。然而，顾盼为了救人，发现有人要暗杀谭仲文，她及时开枪射击了那个人。

龙智捷等人火速撤离了码头，回到了仓库。有人怀疑顾盼泄露了消息，直接朝她踹了一脚。顾盼心中充满委屈，毫不犹豫地反击，但被龙智捷阻止了。龙智捷对她的身手感到赞叹，但也产生了一些猜忌。

谭仲文带着人们检查了码头，发现走私货物全都是雷管。他们还找到了一个尚有生命体征的杀手，立即将其送往医务室，请杨谦进行抢救。

经过几个小时的手术，杨谦成功取出了子弹，并进行了检验。他发现杀手体内的弹壳并非军校产物，而是来自行动队。因此，他和谭仲文猜测，在行动队中可能有卧底潜伏。

罗星明已经得知日方想要破坏中美航空队的会谈，并下令要刺杀美国空军代表。他和龙智捷配合负责这次行动任务。但罗星明总觉得事情有点不对劲。根据惯例，重大任务之前是不可能插入其他任务的，而这次他们却为了一批货物与青山军校的人交火，实在是太反常了。

崔文生同意罗星明的观点，并告诫他继续观察，随时保持联系。

经过一段时间后，崔文生询问罗星明对顾盼的看法。罗星明表示，她让自己对她刮目相看。如果有机会，他相信她一定会为国家和民族做出贡献。

黄素梅派人抓住夏恩进行心理审讯，并引导她说出自己心中的秘密。夏恩脑海里充满了父母被杀的画面。就在她准备向外倾诉时，谭仲文赶紧赶来打断了审讯。

然而，黄素梅并没有放弃。谈话结束后，夏恩已经稍微恢复了些许意识，并撒了一个谎，声称她的父母在外面郊游时被不法之徒杀害。她成功地蒙混过关。

事实上，在此之前，顾盼已经提醒夏恩要警惕青山军校里最危险的两个人，他们分别是校长蒲丛和副校长黄素梅。因为黄素梅曾经留学美国攻读心理学博士，而且是青山军校里出名的审讯专家。平时她负责对每位学员进行综合测验，实际上是在考核学员的忠诚度。夏恩要想通过审讯，就必须在谎言中掺杂着真相，只有通过无限接近真实的谎言，才能难以被识破。

蒲丛召集大家临时开会，拿出已经搜集到的线索进行分析。杨谦一直装作镇定，等到大家离开后，向谭仲文透露了一个秘密。他发现顾盼遗落了一个耳环，并推测在码头开枪救谭仲文的人就是顾盼。

在谭仲文的请求下，杨谦分析了顾盼最有可能藏身的地方，并将搜查名单交给了蒲丛。他刻意将这个地址放在最后，希望给谭仲文争取更多时间。

夏恩藏在门外偷听谈话，直到谈话结束后才悄悄离开。接着，谭仲文独自前往仓库，希望在青山行动队找到之前提到的地方，确认顾盼是否还活着。

然而，谭仲文被龙智捷抓住，并得知了他的身份。龙智捷知道谭仲文曾是顾盼的教官，于是让她亲自审讯谭仲文。昔日的恋人再次相见，但已经处在对立的阵营。谭仲文难以相信顾盼会背叛国家成为汉奸，但顾盼也不能吐露自己的苦衷。她只能在龙智捷和罗星明面前，对谭仲文实施酷刑。

尽管顾盼内心痛苦不堪，但她听从命令，对谭仲文进行了严刑拷问，通过这样的行动，罗星明替顾盼摆脱了怀疑的目光。此时，所有的资料都已经被销毁得干干净净，大家可以安全地撤离了。龙智捷命令顾盼亲手枪杀谭仲文，情势紧迫，就在即将付诸行动之际，龙智捷接到了金先生的电话，对方要求他留下谭仲文的性命。龙智捷和团队刚刚走没多久，青山军校的人就匆匆赶来救出了谭仲文。谭仲文发现了一些尚未完全烧毁的报纸碎片，意识到对方的目标是今晚的中美空军会谈。

与此同时，来自香港的记者何飞遭到悲惨杀害。谭仲文匆匆返回学校调查中美会谈的情况，由于涉及两国外交，他们尚未完全掌握美方的情报。尽管谭仲文向蒲丛汇报顾盼并没有死，但蒲丛认定顾盼背叛党国，坚决认为这个人不能留。无论谭仲文如何为顾盼辩护，蒲丛都坚持自己的观点。松本召集所有人集合执行任务，令罗星明感到诧异。与此相反，夏恩在学校里练习射击，郭俊超提出要与她比试，更是在这个时候毫不掩饰自己对她的爱慕之情。

为了证明顾盼的清白，谭仲文请求杨谦帮他分散资料室的王秘书的注意力，他自己则进入资料室搜寻线索。他发现顾盼在青山军校的所有信息都已经被清除，仿佛她从来就没有出现过一样。当晚，中美双方按计划在亚新饭店会面，现场有众多记者围观，还有一个间谍假扮成何飞混入其中。由于事情的重要性，蒲丛带着队伍前去饭店，接管了正式的安保工作，王主任检查了命令后通知下属配合青山军校的行动。蒲丛查看了会议入场人员的名单，目光停留在了何飞的名字上，详细询问了何飞的外貌特征，然后秘密地下令逮捕他。蒲丛之所以对他产生怀疑，是因为他知道这些记者中大部分来自上海知名报社，而何飞是唯一来自香港的，很容易被人假扮。

与此同时，罗星明发现龙智捷带领的队伍的行进方向实际上并不是亚新饭店。他询问之后才得知，原来他们要前往的是青山军校，而队伍中混入了一批更具杀手气息的人，很有可能就是神秘组织蜂巢的成员。罗星明找到借口改变路线，一边悄悄吸着烟，一边经过雪茄馆时特意将烟蒂丢下，传递暗号。云姐成功地接收到了信号，并联系到蒲丛的人，请求他们前往支援青山军校。行动队的人很快赶到了青山军校附近，龙智捷试探性地与顾盼交谈，要求她画出军校内部的平面图和各个房间的准确位置。幸运的是，顾盼没有隐瞒或撒谎，她认真地画出了平面图，并且告诉了龙智捷关于地下建筑和伪装成农舍的暗哨。由于暗哨每隔十五分钟会向黄素梅汇报一次，所以龙智捷决定不直接打掉暗哨，以免引起警觉和警报。他制定了新的计划，命令顾盼先行冲锋，制服农舍里的夫妇，让农妇被迫给黄素梅发电报，报告一切正常。这一举动立刻引起了黄素梅的注意，她猜测观察哨受到了攻击。

目前，在军校里除了学员班级外，只有不到十个具备作战能力的人。黄素梅急忙通知大家销毁机密文件，并进入戒备状态。谭仲文带领学员们埋伏起来，尽量拖延时间等待支援。龙智捷和罗星明、顾盼分头行动。顾盼在医务室找到了杨谦，告诉他地下室有一个秘密电话，并让他通过电话联系蒲丛的人，请求他们回到军校支援。在亚新饭店里，蒲丛抓住了一个看起来像是何飞的记者，发现对方有些可疑，后来证实他是亚新饭店的一名杂工，负责修理水电设施的工作。由于他的孩子被间谍威胁，他被迫假扮成何飞来混入会场。与此同时，真正的间谍已经换上工作服潜伏在二楼，准备枪杀美军高层人员。幸运的是，蒲丛及时抓住了这个间谍。他准备带队返回青山军校支援，却遭到了一大批杀手的袭击，显然是为了拖延他们。

龙智捷已经带领一众手下占领了整个机要室，将黄素梅逼到了绝境。他要求黄素梅交出潜伏人员的名单。黄素梅表示青山机要室是国民政府特级机密重地，她没有权利查看名单。然而，龙智捷却抓住了八名队员，威胁黄素梅要挟她，使她不得不打开密室的门。其实，黄素梅并非特工出身，她在成为机要处长之前，是一名出色的侦听员，能捕捉到常人难以察觉的信号。因此，龙智捷威胁黄素梅，说如果她不交出名单，就要割掉她的耳朵。果然，黄素梅无法承受折磨，最后全盘交代出了名单的地点。

顾盼悄悄地躲进蒲丛的办公室，试图找到关于神谷浩二命令的信息。她意外地发现了一个神秘的黑匣子，里面还有一张合影。照片上的两个人正是蒲丛和夏恩的母亲赵碧云，也就是莫有信的妻子。顾盼对蒲丛和赵碧云的关系产生了怀疑，但由于她的身份和处境，她无法带走黑匣子。可惜，这一幕被谭仲文撞见了。谭仲文尾随顾盼来到另一间办公室，拔枪指着她，震惊得发不出声音。还没等他们说话，罗星明已经将谭仲文打晕，带着顾盼匆忙离开了办公室。

与此同时，龙智捷下令搜查校长办公室，但始终没有找到他想要的东西，反而接到手下莫名其妙失踪的消息。此时，顾盼被一名幸存的杀手认出了，她陷入了身份危机之中。幸好，罗星明及时赶到，解决了对方，但顾盼对他心存疑惑。蒲丛带着一大群人匆忙赶来，龙智捷和罗星明等人只得匆忙离开了青山军校。他们原本计划引爆炸毁大楼，但遗憾的是出现了短路问题，计划没有成功实施。

随后，蒲丛调查到昨晚有两通电话打到亚新饭店，其中一通来自青山军校。尽管这本来是一次立功的机会，但青山军校内部却没有人提及，足以说明对方想要掩盖一些事情。危机过后，杨谦向谭仲文透露了她见到顾盼的情况，并非常确定顾盼并没有叛变。她认为顾盼遭到了青山军校内部的出卖，而首先怀疑的人就是何鑫。作为校长的副官，何鑫熟知青山给特工下达命令的所有环节，甚至连谭仲文也早就怀疑他了。

而黄素梅则向蒲丛表达了自己的看法，她认为青山军校里有内鬼，而最大嫌疑人就是夏恩。蒲丛也对青山军校存在问题表示赞同，并让她在近期安排一次测试，以揪出内鬼。黄素梅离开后，蒲丛进入密室，打开保险柜，看到黑匣子安然无恙，这才安心下来。接着，他通过密电联系金先生，质问他为什么没有通知自己攻击青山，并且好奇顾盼是否还活着。金先生表示顾盼留在行动队是有用处的。

事实上，金先生是日本间谍组织“蜂巢”的领导人，而蒲丛则是蜂巢发展的一名高级间谍。他们之间保持着紧密的联系，但又互相猜忌对方。

龙智捷回想起昨晚的细节，他故意当众杀死了潜伏在行动队的间谍，然后单独带着罗星明前往了一个雪茄馆，毫不掩饰对他的怀疑。罗星明接过了龙智捷递给他的手枪，大步冲向雪茄馆，威胁着云姐束手就擒，并带她回到行动队接受审查。尽管这里是法租界，但龙智捷完全不在乎。云姐故作镇定地抽着雪茄，临上车前将雪茄狠狠地按在车门上，然后随手扔在地上，留下了他们之间特有的信号。

龙智捷没有把云姐带回行动队，而是将她关在一处废弃的厂房里，命令手下时刻监视她，不让她闭上眼睛休息。罗星明故意制造手下对龙智捷的不满情绪，他隐含着明天要将事情汇报给松本，尽快让他们采取行动。经过一夜的折磨，云姐已经疲惫不堪。罗星明和龙智捷轮流对云姐进行询问，而龙智捷更是准备向她体内注射水银，以折磨她，逼她供出真相。

眼看着龙智捷即将将水银注入云姐的口中，罗星明悄悄取出小刀，准备趁机杀死龙智捷。幸运的是，在关键时刻，云姐忽然供出自己帮人销售鸦片的事情，其他人对此一无所知。刚说完这句话，属下前来通知龙智捷等人去办公室，并且释放云姐。龙智捷听到这个消息，看了罗星明一眼，最终只能顺从命令。罗星明秘密联系了顾盼，让她利用云姐在法租界的人脉救出云姐，为了洗清罗星明的嫌疑。随后，松北给龙智捷递来一封信，单独与罗星明谈话，宣布他已经通过严格考核，并将很快接受另一个渠道的命令。这个所谓的渠道就是位于上海街角的《新世纪》杂志社，也是日本军方在上海最神秘的情报机构“蜂巢”。它的存在之隐秘，即使是上海的日本驻军也只有极少数人知道。蜂巢直接听从参谋本部的指令，是侵略者保密级别最高的情报机构，而这里的一切都由神秘的金先生掌控。龙智捷与金先生有着直接联系，他们的手下渗透在上海的各个角落，全面监视中共地下党和国民政府的一举一动，并源源不断地向军方提供情报，为全面侵华做好准备。穿过幽暗的回廊，通过电梯来到下一层，罗星明和顾盼跟随龙智捷来到了“蜂巢”的核心地带，那里发出了破坏民族抗战、屠杀革命者的邪恶指令。令他们惊讶的是，在大使馆的武官队之外，居然还存在着这样一个神秘而可怕的间谍组织。金先生对顾盼的表现非常满意，但对于金先生来说，她已经完成了她的使命。没过多久，谭仲文带回了一个叫季常林的男人。那一晚，黄素梅安排夏恩对他进行突击审讯，并将成绩计入考核评分。夏恩进入审讯室后，先为季常林解开手铐，并递来一杯水，目的是快速建立两人之间的好感，降低对方的警惕心。在审讯过程中，夏恩发现季常林和顾盼一样，都是日本组织间谍的内部人员，甚至了解顾盼在行动队的情况。为了防止顾盼身份暴露，夏恩及时阻止了审讯过程，结果险些被季常林掐死，幸好谭仲文出面解救夏恩。起初，金先生对顾盼怀有杀意，罗星明察觉后将黑匣子的事情告诉了金先生，表明除了顾盼之外，没有人能够成功从军校偷走黑匣子。因此，金先生改变了除掉顾盼的计划。虽然蒲丛曾经是蜂巢的成员，但是他的忠诚度不够，金先生必须保持警惕。他需要从青山军校找到蒲丛的把柄，以便继续掌控他。云姐回来后，顾盼请教她关于黑匣子的问题。她得知黑匣子内部有一个自毁装置，只要输错密码或稍有不慎，它就会自动爆炸。顾盼希望云姐帮忙调查赵碧云，总觉得她与蒲丛的关系很特殊。云姐欣然答应，但却装作不认识罗星明。罗星明私下里与崔文生见面，并猜测神谷浩二费尽周折想要传递的情报很有可能是日本军方下一步的战略部署。因此，日方派出潜伏在青山的内鬼对他展开了暗杀行动，蒲丛成为了最大的嫌疑对象。崔文生认为，如果罗星明所料成真，那么进攻青山军校可能只是一场戏，顾盼很可能会利用夏恩偷走黑匣子后，进行以假乱真的操作。青山军校的学员们继续进行正常的训练演习，只有夏恩和郭俊超遭到了偷袭。夏恩苏醒时发现自己被悬挂在一座废弃的厂房里，正接受黄素梅等人布置的考验。谭仲文无法理解黄素梅为何对夏恩处处刁难，但黄素梅始终怀疑夏恩的身份。夏恩以为郭俊超已经被杀害，绝望之际打败了对方团伙的人，并及时跳窗逃走。云姐带着顾盼去进行一次交易，顾盼看到街边一个老奶奶卖珍珠，突然想起谭仲文曾为她买了一对珍珠耳环，心里感到十分感慨。与此同时，夏恩逃离后给顾盼打电话，悲痛地向她讲述了发生的事情。通过顾盼的详细分析，他们断定黄素梅故意设置陷阱，目的是通过夏恩找出背后的幕后之人。夏恩懊悔不已，自责自己太冲动了。在顾盼的帮助下，夏恩联系了谭仲文，安全回到了青山军校。顾盼看着近在咫尺的谭仲文，却无法认出他，内心备受痛苦的折磨。接着，罗星明带着顾盼去了一家法国餐厅，还送给她一条丝巾。顾盼觉得罗星明抱着她的目的不仅仅是为了吃饭，偷偷用手枪指向了罗星明，结果罗星明透露他这样做是为了帮助她。