1944年，伪满统治下的哈尔滨，地下党员宋卓文（秦昊 饰）伪装成铁路巡警，执行调查任务时，被特务科科长关雪（杨幂 饰）误认作当年救过自己的恩人。实际上，那个人是卓文失散多年的双胞胎哥哥宋卓武（秦昊 饰）。为了查明关东军课长浅野大吾秘密来到哈尔滨的真正任务，卓文顺势借助关雪的信任进入特务科，然而宋卓武的突然现身，却让原本周密的计划陷入意外危机。
关雪冷酷多疑、手段狠辣，宋卓武则性格冲动，常常在无意间打乱卓文的行动。经过上级安排，两兄弟开始彼此配合、互相掩护，在一次次试探中周旋于特务科内部的明争暗斗之间，最终逐步赢得关雪和日方高官的信任。一年之内，地下党员历经重重艰险，查清并阻止了日军与苏联共谋的秘密行动，同时揪出潜伏在我党内部的伪满特务，迎来了战争最后的胜利。
