故事发生在一九三八年到一九四五年的中国东北。
一九三九年新年的前一天，身为共产党特工的周乙和假扮他妻子的顾秋妍在火车站接头。周乙真正的妻子孙悦剑被组织派来成为新的联络人，她与周乙见面并告诉他近几日会有电台、药品运送到山上。
负责运送药品的老汪在路上中弹被特务科的人抓获，另一人小董则驾马车往山里运送药品。特务头目高科长得到线索集结队伍来到孙悦剑住的旅馆，前来报讯的顾秋妍截下了携电台回旅馆的孙悦剑。小董和运送药品的马车被一伙不明身份的人劫持。顾秋妍不听周乙的命令将给山上的电报发了两遍，差点暴露。由于接不到抗联电台的回复，顾秋妍心急如焚。她自作主张找到了丈夫的弟弟张平钧擅自行动，差点暴露身份。
没有任何地下工作经验的张平钧和自己的女友一起被佳木斯特务机关抓获，后被转回哈尔滨警察厅特务科。
周乙和顾秋妍在高科长的严密布控下成功发出一条长电报。在特高科的强行逼供下，张平钧至死没有供出顾秋妍的下落。周乙查到了松花江码头上的黑帮关大帅与土匪有密切联系，得知了药品和被绑人质的下落。
周乙利用日本宪兵队的压力调查关大帅，在日本高层的干预下，彻底打击了关大帅在码头的势力。高彬周乙等人随军队进山剿匪，在双方激战的过程中中，土匪头子被打死。
周乙在对小董的审讯中，了解到他是一个真正可靠的人，小董在警察厅经受住了各种考验。顾秋妍光顾瓦西里耶夫开的俄罗斯餐厅并获得了其好感，确认了了“乌苏里虎事件”的情报。周乙怀疑神秘女人的丈夫老邱是潜伏在抗联内部的奸细，事实也是如此。周乙设计除掉了两人。损失了两名手下激发了高科长的决心，新一轮特务科内部查找奸细的行动开始了。
周乙和顾秋妍冒着生命危险，向苏联境内拍发了乌苏里虎计划的有关细节，两人在深林发送信号时遭遇极大的险境，顾秋妍不知所踪。
周乙将逃过一劫的顾秋妍接走，并送她和久别的丈夫张平汝团聚。数天后，苏联情报机关阻止了试图震惊世界的“乌苏里虎计划”。为找出潜伏在警察厅的共产党特工，高彬派人全面监听每位下属的电话。
高彬有意把目标引向刘魁，让他做一个诱饵或者试剂，找出特务科卧底。面对狡猾的对手高斌，周乙找到了证实刘魁无辜的证据，搅乱了高斌的反奸计。高斌自行将周乙从怀疑人员的名单中勾掉。
秋天到了，顾秋妍生下了一个孩子莎莎。周乙与顾秋妍的假夫妻生活也是越过越真，但二人都忠于各自的家庭。
高彬为挖出周乙的真实身份已经层层部署，周乙和顾秋妍对即将来到的大搜捕充满了担忧，却对营救党内同志无能为力。莎莎晚上起夜闹着哭，只有周乙抱着才能止住哭声。
高斌遇刺后苏醒，周乙与顾秋妍同去探望却遭遇汽车爆炸案。五年后。日本空军轰炸奉天，顾秋妍在防空洞偶遇孙悦剑。周顾夫妇更加意识到谍报战斗和生存处境的凶险。
周乙和顾秋妍在这种假夫妻的关系中越陷越深，除了他们没有同床共枕，两个人的关系，越来越真实。两人各自为了各自的真正丈夫和真正妻子翻脸吵架，又和解。
周乙感觉到高斌已经对自己产生了深刻的怀疑。孙悦剑和顾秋妍舍生忘死，把周乙从悬崖边上解救回来。
周乙的危险就要过去的时候，一位没有接到转移通知的同志老纪在孙悦剑家门前被埋伏在那里的特务抓住了，而且这位老纪竟然认识周乙。
老魏营救张悦剑失败，周乙找到了也潜伏在日伪内部的国民党特工头目陈景瑜，表明了自己的身份，要他把老纪和张悦剑要出来。
陈景瑜了如约来到宪兵队，张悦剑成功获救，但老纪已经被宪兵队枪决掉了，周乙终于平安带回了张悦剑。老魏告诉周乙一个好消息，他的特工生涯即将结束。
周乙即将告别特工生活，但顾秋妍和莎莎要留下来，周乙担心不已。周乙告诉陈景瑜，想要不被高斌发现，要先下手把日本人的怀疑引向高斌。鲁明觉察到不对头，派人跟踪了周乙，并把自己的怀疑告诉高斌。高斌闻之大惊，准备阻拦周乙。
周乙抛下顾秋妍妻女，冒险将孙悦剑和亲生儿子送出边境。顾秋妍母女在火车站被特务发现，女儿莎莎被人带走。
谨慎一生的周乙不能坐视顾秋妍和孩子落入虎口，他毅然回到哈尔滨家中，两人在监听器前联手上演了一场丢子争吵的好戏。周乙将自己的生死置之度外，决定让顾秋妍假投降告发自己。
顾秋妍遭受了一系列酷刑，假装无法坚持而告发周乙。周乙赴死前要求和女儿莎莎见上一面，父女伤感诀别。漫天风雪，周乙的生命走到了终点。
张嘉译 饰 周乙
简介 共产党地下组织安插在警察厅的特务,后升任科长
小宋佳 饰 顾秋妍
简介 共产党地下工作者并与周乙扮演假夫妻
程煜 饰 高彬
简介 周乙上司,警察厅科长,后升任副厅长
咏梅 饰 孙悦剑
简介 周乙妻子,共产党地下工作者
徐程 饰 老魏
简介 周乙上级,共产党哈尔滨负责人
李洪涛 饰 鲁明
简介 周乙同事,警察厅队长
孙浩 饰 刘魁
简介 周乙同事,警察厅特务
姬他 饰 任长春
简介 周乙下属,警察厅警官
孙鹏 饰 春三
简介 周乙雇佣的街头探子
白玉芬 饰 刘妈
简介 周乙家的仆人
出品人
裘新、曹华益
制作人
李君杰、李小飚
监制
杨文红、王子文
周乙
演员 张嘉译
四十岁左右，是个优雅的男人。他看起来像个绅士，洋气，体面，不动声色。长着一双冷漠和阴郁的眼睛。脸上的表情复杂而细腻，冷淡而高傲，有种说不出的味道。这是个有独特魅力的男人。无论身着便衣，还是穿着满洲帝国的黑色警察服，他都散发着一种迷人的魅力。他是个性孤独的人，偶尔会很高级地幽默一下，却不善表达情感。但从他对狗，对孩子的态度上，表现出他柔软的一面。事实上他是一个高度克制和沉着的人。任何时候他都压抑着自己的情感。他知道在这场残忍的游戏中，惟有谨慎和冷静，以及关键时刻的无情才是生存的最高法则。他天性中有一种时刻拒人千里之外的冷漠。事情上，他正是用这样的表情来掩盖丰富的内心情感。周乙深爱着自己的妻子孙悦剑，他对妻子的忠诚，使他对别的女人没有任何非份之想。他对顾秋妍由刚开始的挑剔，后来演变成一种兄长般的爱，这种情感即专横又慈爱，随着岁月的流逝，感人至深，令人荡气回肠。
顾秋妍
演员 小宋佳
二十六七岁，短发，眼睛清秀而善良，这是张看起来没有经历过很多事情的年轻女人的脸。她聪明过人，经常沉浸在强烈的学生般的爱国激情中，却总是因为缺少经验而受到周乙的指责。她在周乙面前经常没有自信，越想做好一件事就越是漏洞百出。她时刻感到周乙对自己的控制和威压，因此经常显现出一种逆反式的抗拒。有好长一段时间，她对周乙是漠不关心，在情感上形同路人。她对周乙的情感是矛盾的，即敬畏，又排斥。由刚开始的反感，渐渐生发了一种亲人般的依赖，和难以割舍的，说不清的情感。她虽然是一位莫斯科红军总部培养出来的发报员，生活中却是一个地地道道的女人。她不怕牺牲，却害怕老鼠。信仰的激情和冲动经常使她做出惊人之举，但是她却又是与“情与义”纠缠不清的小女生。当她受周乙之命，在不得已之时，有生以来第一次枪杀一个平时对自己“恭敬有加”的任警官。尽管任是个敌人，可他毕竟也是个活生生的人，在这个事件事，顾秋妍经历了痛苦的折磨。开杀戒，这也是她人生一个重要的转折。他开始慢慢理解周乙的一个重要因素。
高彬
演员 程煜
四十七八岁的样子，微微秃顶，看着倒不像是个残忍阴险的人，但从他偶尔一闪过的，鹰一般的锐利的眼神里可能感觉到这是个不同寻常的人物。这人有着超强的观察细节的能力，和过目不忘的记忆力。他擅长权术，精于统治，生性多疑，不信任任何人。高彬是土肥原贤二在哈尔滨当特务机关长时候的得意门生，他跟东乡部队(七三一部队前身)长石井四郎博士也有较深的私交。高彬是典型的日本特务机关培养出来的大特务。效忠于溥仪皇帝，认定日满合作才是中国的惟一出路。他注重推理，推崇现代化的谍报技术和心理学。注重颠覆和培养自己的谍报网络，他搜集大量的，看以无用的情报，从中提取有价值的东西。他的存在，危胁到整个哈尔滨及三江地区的地下党情报网络。由于他在特务科中的特殊位置，在很多时候，周乙都笼罩在他的阴影之下。地下党曾经有过除掉他的想法，但是精心策划的暗杀行动，因为他的狡猾和幸运而躲过。他一直是周乙最大的敌人。
孙悦剑
演员 咏梅
三十五六岁，烫发，穿着得体，像个体面人家的阔太太。虽然长得不算漂亮，她与周乙由共同的信仰而走到一起，两个人生有一个可爱的女儿。但是由于环境的险恶，他们不能生活在一起，以至于渐渐长大的女儿都不认识周乙。孙悦剑是个成熟的女人，她身上有一种非常了不起的品质。她是最理解最体贴周乙的人。她成熟，理智。任何时候能够为丈夫，孩子和事业牺牲自己。她是一个为爱和信仰，能够放弃生命的女人。从某种意义上说，她是周乙心中惟一的女人。
