1949年，中华人民共和国成立前夕，我党地下人员被国民党抓捕。上海街头，陈宏亲眼看着自己的妻子陆子仪(周奇奇 饰)被执行枪决。中华人民共和国成立后，陈宏却被告知，陆子仪没有死，被国民党枪决的另有其人，而真正的陆子仪已经成为国民党的特务。因此陈宏被调离公安，派往朝鲜战场。 1951年秋，朝鲜战场上硝烟弥漫，中国人民志愿军痛击了以美国为首的联合国军，原来，志愿军使用了一种填充了“黑索金”炸药的新型炮弹。然而国民党贼心不死。国民党特务机构得知黑索金炮弹的研制和生产地点，是一座处于中国西南的小城——竹山，国民党为此制定了“春蚕计划”，一场反攻大陆的阴谋就此展开……国民党少校情报员——谭言俊(蒋毅 饰)心狠手辣，行动能力极强，他被空投进入竹山，迅速与竹山各处特务接头，确定竹山市剧团为其联络渠道，目标直取黑竹山4509军工厂。 面对竹山市复杂的敌情，组织召回前线的陈宏，任命其为竹山市公安局侦察科科长。公安领导当机立断，确立侦察科长陈宏、年轻侦查员李红明(付嘉 饰)、特别行动队队长高天柱、以及电报精英华工为四人侦破小组，他们担负起了破坏敌特阴谋，保卫军工厂生产的重要任务。陈宏等人伪装来到了黑竹山旁的亭子村，巧妙设计一举拿下了亭子村的特务——刘文书，并且逐渐锁定了剧团里特务——邰宜。 此时，另外一个国民党特务——张劲，登上了竹山市的码头，与他同来的还有陈宏的前妻“陆子仪”。惊险之中一场爱恋也徐徐展开。侦查科员李红明对剧团秋月一见倾心，而秋月对他却是忽冷忽热，没有人知道这场爱恋到底是幸福美满。从陈宏他们进入黑竹山调查开始，黑竹山野店“秦老板”就对他们格外“关照”。不仅如此，秦老板还与4509外出同志都打成了一片。秦老板从中获取所有4509的信息，探查出了4509在黑竹山的具体位置，而这一切没有逃过陈宏的眼睛。就在秦老板准备下一步行动的时候，陈宏设下连环计，一举端掉了“野店”这个窝点。在众人以为他已经死于车马店之时，秦老板却又现身龙门饭店，卸下第一重伪装后的秦老板正是谭言俊。公安局，陈宏他们成功抓捕了邰宜，深谙特务联系方式的邰宜，在押运的过程中被张劲等人救走。公安局行动屡屡受阻，所有矛头都指向了公安内部，大家对华工产生了怀疑。竹山“救国军”特务组织行动受阻，在剧团裘燕子(刘玥心 饰)的帮助下，谭言俊变脸“唐有余”，混进了剧团。逐渐掌握了所有特务的联络方式。随着陈宏与陆子仪关系的深入，公安局对陈宏产生了“怀疑”。 面对感情和信仰的两难抉择，陈宏逃出了公安，与陆子仪秘密逃往香港。本以为香港是自由之地，却不想陈宏一进入香港就被保密局控制。经历了种种测试，陈宏最终取得了保密局的信任，他和陆子仪被再次送回竹山，配合“救国军”完成“春蚕计划”。对于陈宏的回归，无论是特务组织还是公安都对他持怀疑态度。然而只有陈宏自己明白，自己的出逃和回归都是针对敌人阴谋而实施的一场将计就计的行动。在众多的怀疑和压力下，陈宏立场坚定，最终杀死张劲，破获了敌人在竹山的行动，以此重新得到公安的信任。同时，他明白陆子仪已经不是当年妻子，只是企图利用他的感情来实施“春蚕计划”的特务。 李红明得知秋月的特务身份后，陷入了迷茫。他与陈宏经历相似，却稍显稚嫩，对于秋月，他选择了保持沉默。“春蚕计划”在谭言俊手中日益成熟，“救国军”研制并储备了足以摧毁军工厂和整个竹山的炸药，并且各方联络有序。他们以乐曲简谱为电码，利用秋月在广播台的演出传递消息。竹山市剧团副团长晏敏学对谭言俊一直暗中察觉，她心思细腻，大胆行动，得到了特务的密码本，得知了他们的行动，配合公安破获了敌人企图炸毁竹山的行动，一举肃清了竹山特务。裘燕子被公安抓获，而死不悔改的谭言俊则选择了自杀，陈宏等人也揪出了隐藏在公安内部的特务——华工，敌人的“春蚕计划”面临全盘崩塌。所有一切看似归于平静，军工厂也迎来了剧团的慰问演出。然而真正的较量，却在此展开。秋月作为“救国军”的司令，决定带领残余特务绝地反击。他们企图利用毒气，毁掉军工厂。 演出中，所有战士中毒倒地，秋月带人冲向军工厂车间，而在里面等待她的却是陈宏，军工厂剧场里中毒的战士，也全副武装，冲进了车间，最终秋月被李红明抓捕，她的绝地反击变成了飞蛾扑火。原来，这一切及时被公安得知，公安大胆设计，将计就计，佯装中毒，引诱秋月等人进入军工厂，目的就是将他们全部缴获。“春蚕计划”失败，李航书记得到了密电，在证据和陈宏的推理下，最终潜伏在我党内部的高级特务——李航，落网。 几番惊险，春蚕计划粉碎，皮影落幕，竹山又恢复了往日的宁静。这时刘局长告诉阿宏(王骏毅 饰)，子仪真实的身份从未改变，信念也始终没有改变过，并把子仪临走时准备交给阿宏的钢丝录音带交给了他，此时，阿宏听着子仪的声音，才知道子仪为了任务不得不隐瞒自己的身份，这一切的一切都没有办法亲口解释，挺身而出来不及儿女情长，忍辱负重扛得起民族脊梁！