《潘多拉的秘密》以1931年“九一八”事变后日本侵略者控制东三省、进而侵略华北为背景，讲述几名身份各异的情报人员在“潘多拉”这一代号的牵引下，历经国仇、爱恨与重重纷争，最终并肩抗争的传奇故事。
1934年底，国民党东北空军将士姜城、彭越和上官羽破因执行任务失败被日军俘虏，随后由国民党方面组织人员营救回天津。经过分析，国民党方面认定三人之中已有一人叛变，于是派琉璃子对少校上官羽破展开调查和监控。面对琉璃子的步步查探，上官羽破从容应对，并在空军建设过程中始终表现出色。
随着调查深入，琉璃子逐渐对上官羽破产生了感情，而上官羽破也对她抱有好感。然而，他与女友墨纯相恋多年，这段感情让上官羽破和琉璃子都陷入了复杂的纠结之中。与此同时，上官羽破逐渐接触到中国共产党的主张，内心开始形成对共产主义的信念。国民党方面随后将严查的重点转向姜城和彭越，最终叛徒姜城受到惩处。
1936年底，“西安事变”爆发，国民党方面承受巨大压力。上官羽破与琉璃子接受了中国共产党提出的抗日救国主张，踏上了寻找中国共产党的道路。
