1937年卢沟桥事变爆发，日本帝国主义发动了蓄谋已久的侵华战争，无辜百姓死在日军的枪弹之下，为了拯救国家，爱国人士们站了出来。一男一女正在家中享用晚餐，这时突然响起了敲门声，女人起身去开门，她刚打开门就被飞来的飞镖射中脖颈动脉当场毙命。几名日本人冲进来想要制服男人，却被身手矫健的男人解决。男人名叫秦昊是中共地下党员，女死者名叫赵芳，情况紧急秦昊只好将之前藏好的钥匙拿出来，留下赵芳的尸体独自一人离开。

相貌优秀身材突出的洋装店店员娜塔莎，从拥有通行证车辆的黄股长手中成功骗出一辆车。英租界巡捕房法医胡一凡也弄到了日租界通行证，她与娜塔莎带着另外两名男性地下党成员进入监狱营救队员韩烨。韩烨本是江津大学化学系的助教，在执行任务时被日军抓走，从韩烨被关进大牢那日起，日军就一直对他施用酷刑，韩烨则装傻充愣假扮成无知的农民。

胡一凡、娜塔莎以及另外两名地下党员张川和国翔成功在日军手中夺过韩烨当初被日军抢走的箱子，四人进入牢中救出韩烨，紧接着大家又一起将隔壁牢房的胡教授救出。在撤离的过程中，张川和国翔不幸牺牲，胡一凡和娜塔莎都很是难过。

秦昊与另一名地下党员在街上接头时被日军盯上，两人只好分头撤离，秦昊在撤离时不小心撞倒两名江津大学的女学生，怕自己被抓住的秦昊将十分重要的钥匙偷偷放在其中一名女学生的包中，随后转身跑走。女生名叫端瑾容，瑾容和小芬一起去看同学叶小七唱戏，三人再一起去上学。

探长盛天来得知赵芳遇害的消息后，请来法医胡一凡帮助办案，胡一凡准确说出当时案发现场的情况，她又在赵芳家中的衣柜里发现了男人的衣服，衣服上有一种很特别的烟草味。胡一凡还把现场的一些黑色粉末装到袋子里，拿到江津大学让韩烨研究成分。

由于江津大学宣扬爱国主义，鼓励学生们反抗，日军得知后很是生气，并派出飞机轰炸江津大学，想给中国人一些颜色看看。胡一凡在学校里闻到了案发现场那股特别的烟草味，她跟上前去才发现那人是秦昊。娜塔莎来江津大学送衣服，正好碰上日军派飞机轰炸江津大学，她赶紧冲进去救人。秦昊在一阵混乱中找到了瑾容掉落在地上的包，他将包中的钥匙拿走。秦昊、胡一凡和娜塔莎将冲进江津大学的二十余名日军解决，日军没想到对付手无缚鸡之力的学生竟然也会牺牲他们的战士。