1942年10月10日，汪伪政权举行了盛大的国民政府庆典。然而，一系列的军政要员遇刺事件，让身为特务处长王田香（王志文 饰）如坐针毡。在对女刺客（刘威葳 饰）的酷刑审问中，他获得了一条关键的情报——代号为老鬼的地下党已经混入了剿匪司令部。立功心切的王田香立刻向日本皇军特务机关长武田（黄晓明 饰）做了汇报。二人随即在裘庄布下了一个圈套，意图通过放出假消息逼老鬼现身。
在被怀疑的对象中，有司令的侍从官白小年（苏有朋 饰）、军机处长金生火（英达 饰）、剿匪大队长吴志国（张涵予 饰）、译电组组长李宁玉（李冰冰 饰）以及行政收发专员顾晓梦（周迅 饰）。在怀疑与排查中，武田与王田香不择手段软硬兼施，然而事情的发展却出乎意料……

故事发生在抗日战争如火如荼的关键阶段，汪伪政府投敌叛国，华夏大地民不聊生，炎黄子孙的命运危在旦夕。上海明氏企业的董事长明镜（刘敏涛 饰）胸怀赤诚，暗中资助中国共产党。她的弟弟明楼（靳东 饰）则在军统担任特工，行踪诡秘。姐弟俩的弟弟明台（胡歌 饰）饱读诗书，本无心政治，谁 知却在飞赴香港途中被军统高官王天风绑架招揽。万般无奈之下，明台只能隐姓埋名接受培训，并最终成为军统驻上海站的一名特工。在接下来的行动中，他与中共锄奸小组的程锦云（王乐君 饰）多有配合，两人在行动中也培养出非凡的信任与感情。