1944年伪满统治下的哈尔滨，伪装成铁路巡警的地下党宋卓文（秦昊 饰），被特务科科长关雪（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特务科，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，经常无意间破坏卓文的行动，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，避开特务科内部同事的明争暗斗，终于取得关雪和日方高官的信任。在这短短一年的时间之内，地下党人们经历千辛万苦查清并阻止了日军和苏联共谋的秘密行动，揪出潜伏在我党内部的伪满特务，迎来战争片最后的胜利。