1944年伪满控制下的哈尔滨，伪装成铁路巡警的地下党宋卓文（秦昊 饰），被间谍科科长关雪（杨幂 饰）误认为自己的救命恩人——其实是卓文失散多年的双胞胎哥哥宋卓武（秦昊 饰）。卓文为查清关东军课长浅野大吾来哈尔滨的最高任务，将计就计利用关雪进入间谍科，可是宋卓武却突然出现，使卓文陷入始料未及的困境。关雪冷血多疑，心狠毒辣，卓武生性冲动，常常无意间损坏卓文的举动，在上级的安排下，才使得两兄弟相互配合，彼此掩护，经历数次的试探，避开间谍科内部同事的尔虞我诈，终于获得关雪和日方高官的信任。在这短短一年的时刻之内，地下党人们经历含辛茹苦查清并阻挠了日军和苏联共谋的秘密举动，揪出潜伏在我党内部的伪满间谍，迎来战争最后的成功。