1940年冬，哈尔滨松花江畔的寒风刺骨，日本关东军防疫给水部突然拦住了货郎佟长富，声称他的马二条感染了病菌，毫无解释便强行带走了这匹马，并交给了佟长富一张通知单。佟长富是一个普通的送货人，一家四口人，生活在贫困的哈尔滨偏脸子地区。他的家中有一位年迈的母亲，一位年幼的妹妹玉兰，以及温柔的妻子桂芬。佟长富一家靠着他送货为生，尽管人力送货工作辛苦，二条这匹马是他们日常生活的重心，既是他们赖以生存的工具，也是佟长富最忠实的伙伴。
当佟长富将这一事件告诉家人时，家人纷纷提出应对策略。妹妹佟玉兰提议，既然吉川贸易公司老板也是日本人，不如找他们帮忙。妻子桂芬则把家中的所有积蓄都拿了出来，劝佟长富如果需要，可以用钱打点相关方面。第二天，佟长富在街上遇到了一位叫陆增友的商人，他目睹了一名朝鲜人被冰锥扎死后，陆增友为其赔偿了100块钱。佟长富从陆增友处得知，陆有些关系能够与大老板吉川贺博打交道。佟长富于是决定请求陆增友的帮助。陆增友答应后，带着佟长富见了他的亲戚陈副校长，尽管一开始陈副校长不愿帮忙，但当他看到关东军防疫给水部的条子后，便决定出手相助。
然而，事情并没有想象中那么顺利。在陈副校长答应帮忙后，陆增友便示意佟长富给些钱，而佟长富则急忙脱下裤子，硬生生地从内裤里掏出积蓄，交给陈副校长。正当他准备离开时，警察突然闯入并将陈副校长带走。佟长富被一名警察用枪敲晕，在昏迷中他做了一个噩梦，梦到马二条被两根钩子钩入冰冷的水中，而自己也被连带拖入那片血腥的水中。当他醒来时，发现自己被关进了警察局。佟长富一辈子都胆小怯懦，万万没想到自己会因无辜之事而被关押，自己根本没做过什么。陆增友也在这时被关进了同一间牢房，但不久后陆增友便被带走，佟长富在牢房里只剩下了孤单一人。
幸运的是，陆增友并没有抛下佟长富，在外面找了关系将佟长富捞了出来。当佟长富刚走出警察局，他恰好看到那个带走自己马的日本兵，令他震惊的是，那个兵这次还带走了陆增友的大姑父。佟长富和陆增友以为他们是要被送往监狱，便悄悄跟了过去。佟长富知道，桂芬一直强调这个家不能没有二条，他也深知家中已经将所有家当交给了陈副校长。他们沿着车辙印来到了关东军防疫给水部附近，陆增友一眼就认出了这里，露出了明显的恐惧，他死活不肯进去。而佟长富尽管心生惧意，但还是鼓起勇气独自接近。
就在佟长富打算趴下查看时，突然被两个兵抓住，生死一线之际，他们的长官出现了。长官要求了佟长富手中的一箱苹果，并表示今后会定期购买。借此机会，佟长富奇迹般地保住了性命，并且意外获得了一条固定的短途送货线路。几天后，佟长富重新回到桂芬面前。桂芬一见到他，既惊讶又愤怒，曾以为他早已死在外面。在一段时间里，佟长富也时常去找陆增友询问陈副校长的下落，但陆增友显然已经没有办法再插手此事。
随着时间的推移，到了1941年春，佟长富依旧时常回想起二条，那只瘦弱却忠诚的马，他始终没能忘记二条为家里支撑起的生活。直到1941年夏，佟长富在一次送货途中进入了关东军管辖区，看到了一辆车运送着血淋淋的肢体，似乎与自己失去的马有关。送完货后，佟长富鼓起勇气，循着血迹一路跟踪，在关东军掩埋的何家沟树林里，他挖出了二条的马头。心痛欲裂的佟长富，将马头用送货的马车运到俄侨墓地，怀着沉痛的心情将其掩埋。
不久后，佟长富的行为被张青发等人发现，他们误以为佟长富正在埋藏某些东西，于是重新挖掘出了马头，并将其烤熟食用。由于这匹马尸上带有病菌，吃过之后的人纷纷发病，染上了疫病。玉兰目睹了这一切，后来得知，昨晚张青发将马尸块挖出烤了吃，第二天便发病了。此时，佟长富感到更加沉重，他明白了关东军防疫给水部背后隐藏的可怕秘密。
1940年，荒川良平凭借其绘画特长以及流利的汉语，在北海道参加了拓殖委员会的面试。面试顺利通过后，他成为了一名特招人员，被日本政府派遣至关东军防疫给水部。荒川良平登上了白山丸号轮船，经过对马海峡，最终抵达了大连港的大连马头。接着，他乘坐亚细亚号火车，穿越南满铁路，历经千里跋涉，终于到达了哈尔滨的关东军防疫给水部。在这列火车上，荒川与同样被招入防疫给水部少年班的成田一男相识。成田一男主动向荒川搭话，两人迅速成为朋友，并一同前往防疫给水部。
抵达防疫给水部后，荒川良平被直接送到本部正门，而其他少年班的成员则被送往教育部报到。尽管他们已到达防疫给水部，能否继续留下来，全凭荒川良平的能力。防疫给水部的长官给了荒川一个艰巨的任务：在一周内绘制出防疫给水部全境的准确地图。荒川被安排与摄影班的高桥明彦住在同一宿舍，而这项安排的真正用意很快显现出来。高桥明彦拍摄的照片将成为荒川绘制地图的重要依据。然而，没过多久，高桥明彦告诉荒川，自从搬进这个宿舍后，防疫给水部许多现有的地图数据都是错误的。
为了完成任务，荒川良平开始一处一处地进行实地测量。在此过程中，他偶尔遇到成田一男一次，然而那时成田因骑马受到惩罚。荒川不禁感到困惑，询问高桥明彦，才得知那些马是病马。这里是防疫给水部，集合了大量医学专家，实际上它更像是一个专门研究生化武器的医学研究机构。虽然荒川只差行政部没有完成测量工作，但由于看门人不允许他进入行政部，荒川只能在外围进行大致测量。正是在这个过程中，荒川无意中发现了一个井盖，他顺着井盖爬进了地下通道。在那肮脏的下水道中，他竟然捞出了一个人眼，这一幕让荒川顿时惊醒，原来这一切不过是一个可怕的梦。
行政楼的神秘感成为了荒川梦境的根源。梦醒之后，荒川按照任务要求，顺利绘制出了防疫给水部的全境平面图，并成功留下来继续在防疫给水部工作。在他外出采购归来时，正巧目睹了一个事件：佟长富被几个士兵压在地上，头上顶着一把枪。荒川毫不犹豫地将这一情况报告给吉田长官，并提到枪上写着吉川贸易公司。这一举动无意中救了佟长富的命，吉田长官因此让荒川转告佟长富，防疫给水部以后将与吉川贸易定期采购苹果。
荒川正式入职后，由高桥明彦带着他前往四方楼见吉村。荒川原本以为，自己正式入职后的第一个任务将是些简单的工作，但令他没想到的是，他的第一个任务竟然是为那些被冻伤的士兵绘制腐烂的手脚画作。画完之后，荒川的胃口也随之反胃，甚至忍不住呕吐。多年未见的同班同学柄泽十三夫也在这里工作，当荒川向柄泽询问这一切的真相时，柄泽透露，这里正在进行一项伟大的任务——解救人类的伟大事业。
除了绘画，荒川有时还会跟着长官外出，记录稻田的生长情况。一天，长官带着一位军人家属出门探亲，那位家属在返回途中被一只小蚜虫咬伤。她愤怒地将蚜虫捏死。随着在防疫给水部工作时间的推移，荒川逐渐对这里的工作内容有了更深入的了解。细菌和麻风等传染性疾病时常出现在这个地方，而他也开始对这些病菌产生了本能的恐惧，经常会看到一些幻象，陷入无法自拔的恐慌中。
某个晚上，荒川良平感到郁闷，便出去抽烟，没想到遇到了想逃跑的川口聪的妻子。她并非哑巴，但因为被蚜虫咬伤，伤口感染，想要离开这里。她的丈夫川口聪却不允许她离开，迫于无奈，她只能半夜偷偷尝试逃走。她在途中碰到了荒川，向他哀求让她离开此地。荒川被她的痛苦所打动，但此时的防疫给水部充满了危险与不确定性，他能否帮助她逃离这一切，依然是个未知数。
在哈尔滨大同影戏院内，观众刚刚观看完小岛幸夫为南满铁路公司拍摄的纪录片《东方的蓝色巨人》后，警察厅厅长对影片表示了极大的赞赏，认为这部作品具有非常高的艺术价值。厅长的赞美让他产生了进一步的兴趣，决定邀请小岛继续合作，拍摄一组针对警察厅的宣传片。然而，小岛幸夫的创作方向早已发生了改变。经过数个月的拍摄，他已经对钢铁和冰雪感到疲倦，内心深处的渴望是想要拍摄人与人之间更为细腻的情感，于是他决定将镜头转向这些令人关注却常常被忽视的女性。新电影的名字定为《满洲新娘》，并将作为三部曲中的第二部。
小岛幸夫在新京火车站偶遇一群满怀憧憬的女子，她们正准备乘坐前往哈尔滨的亚细亚号列车，脸上带着轻松的笑容，显得异常兴奋。在他捕捉她们纯真笑容的瞬间，其中一位名叫堀内千代子的女子注意到了他的镜头，主动向他打招呼。通过与她的交流，小岛得知这些女子都是所谓的“满洲新娘”，她们将被送往防疫给水部，而这些女子的命运已经注定——她们将不再知道自己会嫁给何人，只是按照帝国的需求，去为开拓团的年轻男性提供配偶，成为“新娘”，为帝国开枝散叶。
在与堀内千代子的交流中，小岛渐渐明白，这些女子的生活并非单纯的契约婚姻，她们的内心也充满着对于未来的期许与不安。小岛决定将这一切通过电影记录下来，捕捉这些女子日常的点点滴滴，并通过堀内千代子为影片进行解说。虽然堀内千代子言语中透露的情感充沛，但小岛更希望她能展现出更多个人的情感。千代子曾说过，她希望自己能够嫁给一个善良的男人，这让小岛对她产生了深深的共鸣。随着时间的推移，宫崎舞子最终被挑选成为首位“满洲新娘”，其他的女子则会被分配到不同的开拓村，如弥生村、扶桑村和天理村。
1941年，小岛幸夫早早地来到了天理村进行拍摄前的踩点工作。与其他的开拓村不同，天理村的开拓团成员主要是天理教的信徒，这个特点使得天理村与其他地方的开拓村气氛截然不同。此次，五个“满洲新娘”被送往天理村，其中便有堀内千代子。天理村的男人众多，但只有五个女子，显然五个女子远远不足以满足这些男人的需求，这引发了极大的不满，村中不满的情绪在瞬间爆发，并导致了剧烈的冲突。小岛幸夫将这一场景记录了下来，他的镜头没有错过任何细节，展示了这些女子背后隐藏的悲伤与无奈。
在短暂的剪辑之后，小岛幸夫发现自己对影片的创作方向产生了新的想法。严炳瑞也回到了他的身边，目睹了千代子逐渐被安排嫁给一位年老的男子。他为千代子感到不平，甚至质疑这是否是小岛幸夫安排的结果。小岛当时正沉浸在对电影内容的头脑风暴中，并未给予严炳瑞太多的回应。直到汽车突然一震把他从思维中惊醒，他才决定将影片的主题从《满洲新娘》改为《帝国的开拓团》。这个新名字更能体现影片的整体气氛，捕捉到开拓团背后的复杂人性与悲剧。
在小岛幸夫与宫崎舞子短暂见面后不久，堀内千代子就被迫嫁给了岩崎。然而，令人震惊的是，武藤胜以帮助解决赵家屯的人为交换条件，得到了千代子的“初夜权”。岩崎作为千代子的丈夫，在这一过程中选择了默许，未加阻止武藤的行为。这一行为让千代子感到极度的背叛，与她最初渴望嫁给一个善良的人的愿望背道而驰。情感的打击让她无法承受，第二天，她选择了用吊绳结束自己的生命。小岛幸夫带着录音机和摄影机前去质问魏浦，魏浦冷冷回应，表示小笠原为了圈土地，必须用武藤胜来解决赵家屯的麻烦。赵家屯的头颅被钉在村头，而为了履行对武藤的承诺，魏浦允许了千代子的“初夜权”事件发生。
然而，紧接着自卫营队长武藤胜却被杀害，且同样被钉上鸟居。小岛幸夫试图从这些暴力事件中找出真相，然而由于涉及到太多复杂的利益关系，魏浦下令禁止他继续拍摄，并将他的注意力引导至千代子的命运。正是在这时，小岛注意到岩崎的反应极为可疑，他衣服上有烧焦的痕迹，而且胁差上还残留水渍，似乎刚刚被清洗过。小岛怀疑岩崎可能是幕后黑手，将武藤胜的死嫁祸给赵家屯，以此引发更大的冲突。然而，在进一步思考后，他又感到可能有其他人在幕后操控这一切。
赵家屯被冤枉成罪魁祸首，而天理村的开拓团男子对赵家屯的全体村民展开了血腥报复。尽管严炳瑞一直在寻求真相，小岛幸夫却受到魏浦的影响，决定放弃拍摄。即便能够拍摄，拓务省也不太可能允许这类内容的公映。就在这时，小岛在角落里发现了宫崎舞子，她似乎在躲避着某些事情。小岛的目光锁定了她，感到一股无法言喻的紧张气氛。
负责饲养老鼠的田中班人员突然发现少了两只老鼠，顿时慌了神，不知该如何是好。这一变化令他们心生恐惧，因为他们知道老鼠往往携带一些危险的疾病，而这时正是一个不容忽视的时刻。与此同时，动物饲养班发生了不幸，许多病马死去。松本教官随即下令，要求少年班的成员们将病马尸体分尸后，立即将其遗骸拉出去掩埋。在处理这些马尸体的同时，松本教官还特别叮嘱，要妥善处理昨晚死掉的两只老鼠，这些老鼠携带鼠疫，任何不小心打开玻璃罐的行为都将引发无法控制的灾难。于是，成田一男接到命令，必须带着装有老鼠尸体的玻璃罐去掩埋。
在这个敏感时刻，少年班的成员成野晃对成田一男心生不满，心中积压的愤怒让他决定故意挑衅成田。一场冲突迅速爆发，成野晃不顾一切地拿起玻璃罐，用力砸向成田一男的头部。随着玻璃罐的碎裂，里面的老鼠尸体随之掉了出来。这一刻，恐慌迅速蔓延开来，所有人都震惊地意识到，这些老鼠的尸体携带着致命的鼠疫。众人惊慌失措，纷纷四散逃跑。此时，佟长富正在树丛中躲藏，他目睹了这些人将马尸体埋在何家沟后，悄悄地挖出来并转移至俄侨墓地，然而他们并不知道这些马尸体早已染上致命的疾病。
随着时间的推移，佟长富并未意识到自己行为的后果，而张青发、毛子和佟齐顺几人却在得知马肉未曾丢失后，心中充满了对食物的渴望。他们开始烤这些病马肉食用，却不知这些病马肉已成为了他们灾难的根源。桂芬从玉兰口中得知这一系列事情，立即指责佟长富做事没有脑子，认为日本人埋的东西肯定不是好东西。然而，佟长富此时并未意识到事情的严重性。即使张青发的妻子找上门来，众人依然选择否认，拒不承认吃了病马肉的事实。玉兰则提出了一个条件，要求将剩余的马肉烧掉。面对熊熊烈火，玉兰开始发现自己的手臂上长出了疱疹，这一细节让她的内心产生了不安。
最终，张青发死于病症，在午夜时分举行了丧礼。佟长富躲在暗中默默注视着，一旁的张青发妻子悲痛欲绝，向他恳求将真相揭示出来。张青发临终前并未表现出剧烈的痛苦，唯一呼喊的名字是“佟长富”。这令人不寒而栗的场景让所有人更加恐惧。与此同时，日本人又带来了一批陌生的人，他们对即将降临的灾难毫不知情。队伍中，还有一位母亲怀抱着婴儿。负责翻译的人求情，但日本人并未理会，依旧坚持自己的立场。
成田一男在队员食堂内感到一阵不安，总觉得有老鼠在附近。他的这种直觉得到了验证，突然间，数不清的老鼠从后厨窜了出来。这一幕让所有人都陷入恐慌，长官愤怒地扇了成田一男一巴掌，然而，这种恐惧并没有因此消失。小岛幸夫与严炳瑞有过长时间的沟通，然而严炳瑞始终不认可小岛幸夫的话。小岛幸夫提到了千代子心中对一个善良人的愿望，最终小岛幸夫被说服，决定不论是好的还是坏的都将通过摄像机记录下来，见证一切。
此时，岩崎请来了医生，可医生看到宫崎舞子的模样后，毫不犹豫地转身逃跑。宫崎舞子如今的状态让所有人感到无法言喻的恐惧。小岛幸夫与严炳瑞看到宫崎舞子从白天到夜晚的巨大变化，她的脖子上长出了恐怖的肿块，二人都不禁瞠目结舌。与此同时，舞子的丈夫开始逼问荒川良平，最终得知舞子如今正身处天理村。
张青发的妻子前来找佟长富讨说法，而这时，日本人强势登场，要求所有人到水楼子路口集合。佟齐顺的病情加重，他坚决不愿意前往，最终在逃跑过程中被日本人一枪打死。桂芬和佟长富在此时发现，玉兰也已经染病，于是他们决定将玉兰藏匿起来。天理村内，小笠原开始进行法事，似乎是想要驱赶舞子身上的邪灵。随着舞子病情的恶化，小岛幸夫忍不住再次劝告小笠原，将舞子送往医院治疗。千代子也紧随其后请求，但却遭到了小笠原的鞭打。
在这个关键时刻，日本人终于意识到，只有佟长富和玉兰两人到达了集合地点，而他们家在登记时是四口人。日本人决定上门搜查，结果发现了玉兰，并将她一并带走。这一切的变化，似乎都预示着灾难的不断升级，而所有人的命运也因此陷入更加深重的危机之中。