1939年的重庆面临着日军疯狂的轰炸，大后方的军民时刻处于危险之中。为了摆脱困境，重庆方面派出了得力干将秦敖和李克江，前往武汉劫持正为日军服务的“美国密码之父”雅德利，希望能借用他的能力建立中国“黑室”与日军进行密码战。潜伏在武汉的地下党陆涯准备遵从上级命令前往陕北，却意外地发现了妻子扈渝雯没有在电台上班，而且她似乎还有另一个丈夫。陆涯悄悄地试探着妻子，但是扈渝雯没显露出什么破绽，一切就象电台员工的玩笑。陆涯觉的自己应该相信妻子。李克江找到扈渝雯，告诉她有重大任务。原来扈渝雯是国民党安插在陆涯身边的间谍，而且她还是秦敖的未婚妻。秦敖几人商议劫持雅德利的具体事宜，但他们中间出现了叛徒。秦敖等人被日本特务追杀，在逃跑的过程中，秦敖负伤，从日军手中劫持雅德利的任务落在了李克江和扈渝雯的身上。

扈渝雯知道劫持任务完成后，她必须离开陆涯回到重庆，但是她已经深深爱上了陆涯。李克江告诉她一个金蝉脱壳的方法，能够诈死脱离组织和陆涯一起去陕北。秦敖找到陆涯，希望此次行动能够得到武汉地下党的帮助。在双方共同努力下，他们成功突破日军关卡，劫持了雅德利。扈渝雯也按计划实行了自己的计划，假装在爆炸中身亡，悄悄回到了自己和陆涯共同的家。不明真相的秦敖伤心欲绝，他告诉李克江他已经把所有的线索都指向陆涯，现在日军包围了这个共产党的家，危险正悄悄地逼向扈渝雯。李克江赶到陆涯家希望能带走扈渝雯，被共产党小谢发现。扈渝雯想用枪逼走小谢，倔强的小谢被屋外的日军打死，这一幕都被赶回的陆涯看见，他误会是扈渝雯杀死了自己的好兄弟，面对妻子是特务的真相，陆涯怒不可遏。这时，日本人开始炮轰小屋。

陆涯一行人利用下水道逃出，却遭到特务头子四姐的追击，为了能成功带走雅德利，陆涯单独开车引开敌人。雅德利利用混乱逃回到日本军手里，李克江和秦敖无法躲过搜捕，和许多平民一起被当成嫌犯关进了日军宪兵司令部。雅德利似乎有意放过了秦敖和李克江，没有向日本人指认他们。陆涯的车在江里爆炸了。渔民救起陆涯，逃过了日军的搜索，但是四姐知道陆涯并没有死，她暗地里继续追寻着陆涯的踪迹，扈渝雯也被特务盯上了。陆涯突袭四姐得手，狡猾的四姐用秦敖和扈渝雯的安全威胁陆涯，陆涯只能放过四姐。这一切，都让陆涯受到了党组织的怀疑，他被隔离审查了。现在只有扈渝雯能够继续执行寻找雅德利的任务，她在报纸上刊登雅德利的爱人相片，希望和雅德利见面，却不知道四姐的网已经向她张开了。

雅德利约扈渝雯在远东公馆见面，扈渝雯终于发现了潜伏在自己身边的日本特务，并知道了惊人的消息：四姐要炸死雅德利，并嫁祸给国民党，以挑拨中美关系。陆涯的审查有了结果，他得到了清白，也得知小谢并不是扈渝雯所杀。他现在的任务是混进日本司令部和秦敖他们串供，好让他们得以被释放。陆涯扫清了牢里的特务，取得了和秦敖的联络，成功解救出秦敖和李克江。四姐向雅德利坦白了要炸死他的计划。正当雅德利快被炸死的时候，藏在暗处的扈渝雯救出了他。在四姐的追杀下，他们躲进了教堂，丧心病狂的四姐开始枪杀任何出入教堂的人。困境中的扈渝雯向陆涯发出了求救的电波。雅德利被扈渝雯深深感动，为了保护她，雅德利再次落入四姐手中。

四姐的擅自行动遭到了日军宪兵司令部的指责，雅德利被带到了日军高官府邸。陆涯赶到教堂寻找扈渝雯，但是潜伏的特务让他无法接近扈渝雯，他想到了一个将计就计的办法。四姐假扮共产党接近扈渝雯，扈渝雯发现了四姐高级特务的身份，杀死了四姐，并抢夺了她出入无阻的证件，前往武汉空军军官府邸解救雅德利，但是她不知道这一切都是四姐的圈套。四姐等着把所有人吸引来后一网打尽。陆涯和秦敖巧妙地布置着计中计，他们找人假扮成自己，假装中了四姐的圈套。四姐自得地等着收网，不曾料到假扮成日本军官的陆涯一行人已经成功地带走了雅德利。雅德利对中国抗战能够胜利表示怀疑，李克江向自己开枪证明抗战决心，感动了雅德利。李克江死里逃生，陆涯和扈渝雯也冰释前嫌。陆涯作为共产党支持重庆黑室的技术代表同他们一起踏上了前往重庆的路途。

雅德利刚到重庆就感受战争对它的摧残，他没有受到热烈的欢迎，却受到了惊心动魄的测试，黑室的军官春晓按命令要求雅德利要在极短的时间内破译出一份日军高级密码，否则要将他当场枪毙。陆涯迷惑不解，威胁春晓放弃如此荒唐的测试。雅德利最终通过了测试，却被惊出一身冷汗。黑室大老板唐大铭会见了雅德利，并当着雅德利的面处置了内奸，让雅德利知道了黑室目前的严峻形势。雅德利受到警示，却对黑室接待他的态度产生不满。雅德利的生活条件并不乐观，身心俱疲的雅德利要求洗次热水澡。当雅德利洗澡的时候，一把刀悄悄地伸向了他。

持刀的是黑室成员砍手，他是李克江的好兄弟，他知道自己的大哥是为了雅德利才受了重伤，前来报复雅德利。砍手用开水烫雅德利，并威胁雅德利要忍气吞声。回到黑室的秦敖以为可以继续自己和扈渝雯的感情，却不知道扈渝雯在两年的潜伏生涯中已经真正爱上了陆涯，面对扈渝雯的冷淡，秦敖感到疑惑和尴尬。雅德利无法忍受在黑室的遭遇，他离开黑室逃往重庆市区。焦急的众人分头寻找，扈渝雯和砍手找到了雅德利，却遭到日本黑龙会的追击。砍手江湖经验老到，依靠袍哥会和特务周旋，扈渝雯利用电报机向陆涯求助。陆涯及时赶到，将雅德利接回了黑室。雅德利明白了自己的处境，安心在黑室工作。陆涯被授命为黑室截听组的组长。

黑室正式成立，依靠秦敖陆涯李克江等人的优秀能力，以及雅德利在密码破译方面的造诣，黑室在很短的时间里就在破译密码、抵抗日军轰炸方面取得了可喜的成绩。陆涯无法原谅扈渝雯对自己的欺骗，他冷淡地对待着扈渝雯，在一起工作的两人形同陌路。扈渝雯得不到陆涯的谅解，只能向雅德利倾诉心中的苦闷。蒋委员长巡查西南战线的云岫行动秘密展开，黑室没能遏止住重庆猖獗的间谍活动，加上雅德利酗酒延误了破译工作，蒋委员长行踪泄露，遭遇日方轰炸。黑室受到了严厉批评，经历了一次重大挫折。众人都承担了责任，雅德利开始端正自己的工作态度。通过黑室成员的不懈努力，泄露云岫行动的日本间谍终于被俘。顽固的日本间谍自杀了，他让黑室意识到重庆还隐藏着许多间谍，他们未来的路还很长。唐大铭为了犒劳黑室成员的辛劳，举行了一场庆祝舞会。舞会上，雅德利受到了黑龙会的暗杀，多亏陆涯的保护才躲过一劫。四姐的身影出现在了重庆，她现在的身份是慈善商会的会长罗兰夫人，并和黑室有着亲密的接触。

陆涯故意和扈渝雯保持距离，让自己埋头于工作。他的冷漠让扈渝雯十分伤心。秦敖一方面逼迫陆涯和扈渝雯尽快了清恩怨，一方面用真情感动着扈渝雯。在秦敖锲而不舍的追求下，扈渝雯终于回忆起和秦敖曾经的幸福时光，答应和秦敖结婚。就在此时，黑室破译出一份重要的密电，密面显示日军将于五月一日对重庆实施大轰炸。凭借破译出来的详细情况，重庆成功抵御了日军的空袭，黑室洋溢在胜利的喜悦之中。然而重庆方面抵御的空袭只是一个烟雾弹，五月三日，日军真正的大空袭来临了，由于情报的失误，毫无防备的重庆受到了重创。陆涯等人发现，原先黑室破译的其实是份假情报，截获情报的永福引疚自杀了。黑室里一片沉痛。

黑室追究责任，陆涯发现雅德利的译文日期和密电原文明显不符，雅德利被指控为内奸。扈渝雯坚信雅德利的为人，她心思缜密，终于在众多档案中发现了破绽，指出有人更改了雅德利的密电原文，而那个人极有可能是雅德利的助手于伟。于伟已经在自己的宿舍里畏罪自杀了，黑室证明了他的确是日本人的间谍，雅德利的清白得以澄清。秦敖老家的管家老吴前来投奔，告诉秦敖老家所有的人都被日本人杀死。秦敖的悲痛失落让扈渝雯坚定了嫁给秦敖的决心。为了保证最高军事会议的通讯安全，黑室负责保卫3A级密码系统解码本。解码本藏于黑室的第一机要室，由重兵把守，三把钥匙分别由秦敖，李克江，陆涯三个组长保管。解码本很快就受到了威胁，机要室的守卫被杀死，虽然解码本没被盗取，但第一道门被打开，而且是用钥匙打开的，唐大铭意识到这三个组长里出现了内奸。唐大铭认为机要室不再安全，他把解码本悄悄地转交给扈渝雯保管，并让她用生命保护解码本的安全。

扈渝雯保管解码本的钥匙被雅德利复制，雅德利偷走了解码本逃往了国际商会。扈渝雯丢失重要机密被投入监狱，秦敖指责唐大铭的举动是故意害扈渝雯，被一同监禁。唐大铭授命陆涯和李克江前往国际商会抢回解码本。原来这一切都是唐大铭和秦敖策划的“钓鱼行动”，目的是查出陆涯和李克江谁才是内奸。而春晓也已经在国际商会附近暗中埋伏，等待内奸的现形。令人始料不及的是，黑龙会暗中介入，陆涯和李克江的队伍中了埋伏，情况混乱，敌我难辨，李克江和陆涯的队员全部遇害。春晓假扮日本特务试探陆涯，陆涯以为对方是真的日本特务，假意做戏承认自己是“独臂大盗”。四姐借机扇风点火，黑室认定陆涯就是内奸，陆涯百口莫辩，只得逃走。李克江在行动中被炸死。

陆涯回到行动前约定的地点，遭到秦敖的逮捕，秦敖咬定陆涯就是长期潜伏的内奸“独臂大盗”，陆涯无法证明自己的清白，凭借雅德利的钢笔炸弹脱逃。林茜受人指使向唐大铭举报陆涯在机要室失窃时有可疑举动，黑室人人相信了陆涯是内奸这个事实。只有扈渝雯不愿意接受。秦敖和扈渝雯的婚礼如期举行，陆涯乘机潜入黑室，希望找到林茜证明自己的清白。林茜被人灭口，陆涯追踪而至，被黑室警卫困在林茜房中。洞房之中的秦敖亲自来抓捕陆涯，扈渝雯坚信陆涯的为人，不惜用枪指着秦敖让陆涯逃生。面对妻子的背叛，怒火中烧的秦敖中了陆涯的激将法，成为陆涯的人质。扈渝雯决定和陆涯一起逃离黑室。

扈渝雯和陆涯挟持着秦敖，秦敖宁死也不愿意放过陆涯，唐大铭顾忌秦敖的安危，放过了陆涯和扈渝雯。负伤逃离的两人躲避于隐秘的歌乐山别墅，他们似乎又回到了武汉时甜蜜幸福的时光。悲愤交加的秦敖动用了一切措施追缉陆涯。四姐化身的罗兰夫人企图接近黑室，机警的唐大铭拒绝了罗兰夫人的接近。扈渝雯和陆涯潜入唐大铭的办公室寻找线索，为了掩护陆涯离开，扈渝雯被捕。秦敖审问扈渝雯陆涯的行踪，扈渝雯守口如瓶，执意保护陆涯。被愤怒扭曲的秦敖疯狂地鞭挞自己的爱人，雅德利感到痛心和不解，只有春晓理解秦敖内心的痛苦。秦敖要枪决扈渝雯，想以此为诱饵引出陆涯。

秦敖亲自执行对扈渝雯的枪决，雅德利指责秦敖的绝情，进行阻挠。陆涯果然出现在了刑场，雅德利凭借着旧日的友谊和信任，阻止了秦敖抓捕陆涯。靠着共产党员的帮助，陆涯再一次带着扈渝雯从秦敖面前离去。陆涯悉心照顾受伤的扈渝雯。扈渝雯告诉他自己从黑室默记得来的密电，密电上有奇怪的数字无法破译。在一个偶然的机会，陆涯发现破译的关键竟然是麻将，而这些数字代表的就是“独臂大盗”和四姐的联络频道。陆涯假扮“独臂大盗”和四姐取得了联系。靠着从雅德利那借到的定位仪，陆涯成功发现了四姐的所在，令他惊讶的是，唐大铭和四姐竟然有亲密的关系。陆涯意识到唐大铭很有可能是真正的“独臂大盗”。

秦敖和唐大铭不断发生冲突，他已经发现了唐大铭的种种可疑，唐大铭不但行踪不明，还拥有机要室的全套钥匙，这意味着唐大铭极有可能就是“独臂大盗”。陆涯暗中调查唐大铭，他潜入唐大铭府邸，发现唐大铭的确和四姐有不法的勾当，却找不到任何证明唐大铭是内奸的证据。罗兰夫人不仅成为了唐大铭的情人，还依靠唐大铭的关系做着走私生意。但是唐大铭不知道这个慈善商会的罗兰夫人其实是个日本特务头子。秦敖联络上陆涯，澄清了和陆涯的误会，两人约定里应外合，揪出唐大铭这个内奸。春晓和雅德利也受秦敖委托负责监察唐大铭所有的行动，以找出他是内奸的证据。

解码本从机要室被窃取了，拥有全套钥匙的唐大铭有最大的嫌疑。秦敖直接质问唐大铭，表示唐大铭就是偷走解码本的“独臂大盗”，愤怒的唐大铭监禁了秦敖。唐大铭受到了上峰巨大的压力，黑室也陷入一片恐慌之中。雅德利截获了一封从唐大铭电台发出的通敌卖国的密电，春晓确定了唐大铭的内奸身份，侍机扳倒这位“黑室大老板”。秦敖在牢中把唐大铭是“独臂大盗”的消息传递给砍手，冲动的砍手持刀刺杀唐大铭，唐大铭逃过一劫，砍手被关押起来，唐大铭震惊于秦敖的有恃无恐，他疑心自己是否落下了什么把柄。

春晓和雅德利密谋扳倒唐大铭的计划被黑室的二老板梅佑森发觉，他立即调查罗兰夫人的身份，当梅佑森把罗兰夫人是日本特务的消息带给唐大铭时，唐大铭明白了自己的处境。他认为是秦敖处心积虑想要谋害他，为求自保，唐大铭捏造证据试图诬陷秦敖才是“独臂大盗”。黑龙会特务黄琏绑架了扈渝雯，埋伏于歌乐山别墅伏击陆涯，陆涯警觉，黄琏失手。办事不利的黄琏遭到四姐的灭口，黄琏死里逃生，对四姐又恨又怕。四处躲避的黄琏再次遇见了陆涯，他以解码本和黑龙会的信息为筹码，要求陆涯帮助他逃往国外。陆涯通过跟踪唐大铭发现唐大铭可能并非“独臂大盗”，但春晓深信不疑。被逼入绝境的唐大铭想出了向总部自首的“苦肉计”，企图蒙混过关，却在总部的门口遭到了暗杀殒命。

陆涯和砍手从黄琏口中套出了黑龙会的所在，善良的陆涯帮助了受伤的黄琏，黄琏感恩，告诉了陆涯真正的黑龙会地址。秦敖从黄琏口中知道了陆涯要前往黑龙会。郭仲衡前来调查黑室，他告诉秦敖，唐大铭不可能是日本间谍，“独臂大盗”另有其人。陆涯再次成为矛头所指，秦敖下令追缉陆涯。原来秦敖才是真正的“独臂大盗”，陷害唐大铭就是由他一手策划。他通知了黑龙会陆涯的行踪，黑龙会设下陷阱等待陆涯的到来。黑室出现了一个神秘而又熟悉的身影，在暗中监视着秦敖的一举一动。陆涯潜进黑龙会，见到了扈渝雯，找回了解码本，但是黑龙会早有准备，陆涯被伏击，陷入困境。

陆涯劫持了四姐，但黑龙会不在乎四姐，四姐被日本人击杀，陆涯失去了筹码。靠着砍手的火力掩护，陆涯带着扈渝雯成功逃出黑龙会。秦敖身为内奸，常常受到内心谴责，在精神上饱受折磨。陆涯带着解码本回到黑室，秦敖在众人面前指出解码本是假的，陆涯才是真正的内奸。陆涯被黑室追杀，危急时刻，神秘黑衣人挽救了他。黑衣人不愿透露身份，但陆涯感觉这个人十分熟悉。神秘人悄悄地来见秦敖，秦敖惊奇地发现，这个神秘人居然是李克江。李克江并没有死，在“钓鱼行动”中他成为了日本人的俘虏，从牢狱中逃出来后他明白自己不可能找回清白，于是暗中观察着黑室的情况，目睹了“独臂大盗”的所作所为。

面对李克江的责问，秦敖说出了自己成为特务的原因，自从成为日本人的走狗后，秦敖内心十分痛苦，希望以死谢罪。李克江制止了他，他说出了一个为秦敖洗白的计划：由他来承受“独臂大盗”的骂名，而秦敖利用自己的特务身份继续潜伏在日军内部，实际上是为我方服务，并恃机对日军造成重大打击。陆涯告诉砍手李克江可能并没死，砍手兴奋不已，四处寻找这位敬爱的大哥。砍手找到李克江，李克江告诉他真相，希望在自己死后由砍手监督秦敖是否真的悔改。

李克江迷倒了砍手，只身约黑室的人交换解码本。李克江承担了“独臂大盗”的一切罪名，向众人承认自己是真正的“独臂大盗”。李克江一心求死，最终死在了秦敖的枪下。黑室取回了解码本，“独臂大盗”被铲除了，秦敖的身份得到了保护。李克江蒙受着“汉奸”的污名，死后依旧遭受众人唾弃。只有陆涯几人坚信李克江的为人，违背纪律护送李克江的遗物回老家。秦敖对李克江之死的内疚虽倍加掩饰，但仍被陆涯看出，陆涯对这一切产生了怀疑。砍手悲痛于李克江的死，他仇视着真正的“独臂大盗”秦敖。

秦敖调离黑室，前往高炮团任职。黑室新来了一位年轻活泼的姑娘刘钊，砍手对她产生了好感。临时变更的最高军事会议仍然遭到日本人轰炸，这表明黑室有人走漏了消息。负责监听的雅德利因为找不到泄密的人受到怀疑。陆涯指出知道军事会议信息的人当中有一位不在雅德利监听范围，那就是调离黑室的秦敖。砍手暗中委托刘钊对秦敖进行监听，证明秦敖的确在军事会议前发过不明信息，雅德利摆脱了嫌疑，黑室认为秦敖可能是内奸，但是没有证据。为了调查秦敖的底细，刘钊假扮秦敖的表妹投奔秦敖。刘钊混入秦敖府中，单纯的刘钊很快就被管家老吴发现了。老吴其实是辅助并钳制秦敖的日本特务，他残忍地杀害了刘钊。愤怒的砍手把刘钊的死归罪于秦敖，认为他没有丝毫的悔改之心。砍手刺杀秦敖未遂，遭到监禁。

砍手想起李克江在体内留下秦敖是汉奸的证据。砍手挖坟剖尸找出有秦敖手印的伏罪状，黑室以此起诉秦敖。不料秦敖自断手指，找了假证人诬告砍手捏造证据，砍手反而成了被告。砍手在狱中被杀害，陆涯找来口技师傅模仿砍手的声音，拆穿了秦敖嫁祸砍手的手段，黑室的人确信了秦敖就是汉奸，但是需要收集更加明确的罪证。一直信任着秦敖的春晓感到十分失望，她回忆着和秦敖美好的往昔，在酒里下毒，想要与秦敖同归于尽。陆涯看出春晓的失常，救下了春晓。

看到春晓的决心，陆涯构思了一个“反间计”，他要故意被日本人抓获，以“汉奸”的身份接近秦敖，借机收集证据。大家反对这样冒险的办法，扈渝雯知道陆涯会不顾安危执意实施，就在这个时候，忧心忡忡的扈渝雯出了车祸。扈渝雯脑部受到重创，丧失了近年的记忆。她回到了认识陆涯之前的精神世界，她深爱着秦敖，却对陆涯感到陌生。秦敖虽然怀疑扈渝雯失忆的真实性，但是他无法拒绝扈渝雯回到他的怀抱。陆涯不愿接受扈渝雯把他当做陌生人，他不断进行确认，但是扈渝雯对他毫无印象。

秦敖不顾老吴的反对，把扈渝雯接回了家。即使是一分希望，秦敖还是相信了扈渝雯现在爱的是自己。任凭陆涯怎么回忆，扈渝雯依旧想不起往事，这令陆涯痛苦不堪。老吴不断监视着扈渝雯，但是扈渝雯没有露出任何破绽，她的确忘记了陆涯。为了扈渝雯，陆涯劝秦敖迷途知返，不要对不起扈渝雯，必要的时候他愿意做第二个李克江。扈渝雯和秦敖结婚了，在婚礼上，陆涯知道了扈渝雯的失忆是假装的，这是扈渝雯施的“美人计”。

扈渝雯说服了陆涯配合他，尽管痛苦，陆涯还是无奈的答应了。扈渝雯进入秦敖的书房寻找线索，被秦敖发现，扈渝雯巧妙地掩饰过去。扈渝雯几次三番进入秦敖的秘密书房，引起了秦敖的怀疑。扈渝雯不但给黑室传递着秦敖收发的密电，还不露痕迹地搞着破坏，给老吴和秦敖制造了许多麻烦。老吴要除掉扈渝雯，秦敖坚决袒护扈渝雯，不许老吴动她分毫。秦敖的密电里出现许多关于SQ4的信息，但是雅德利无法破译出这种特殊密码。破译密码的关键就在秦敖的书房内，这需要扈渝雯花很多的时间去收集线索。扈渝雯频繁进出书房，秦敖确认了扈渝雯的目的，但他依旧不动声色。丫鬟小蝶发现扈渝雯悄悄服着避孕药，这让秦敖更加痛苦。

扈渝雯受到老吴的严密监视，为了封锁扈渝雯传递消息，老吴杀害任何和扈渝雯有接触的人。由于遭到怀疑，扈渝雯的破译任务很难开展，陆涯设计引开秦敖给扈渝雯创造条件。空袭的来临打乱了陆涯的计划，秦敖摆脱了陆涯，而此时的扈渝雯正在秦敖的书房里破译密码。黑龙会的特务袭击了扈渝雯，千钧一发之际，一个蒙面人击毙了特务，挽救了扈渝雯。日军的轰炸造成了“隧道大惨案”，秦敖心存不忍，老吴讽刺秦敖的妇人之仁。

在扈渝雯问题上，秦敖和老吴发生激烈的冲突。无奈于秦敖的袒护，老吴派出黑龙会特务绑架了扈渝雯。秦敖冲进黑龙会解救扈渝雯，被扈渝雯误伤。扈渝雯见身份暴露，向秦敖表示了对他的鄙夷和厌恶。秦敖的坚持令老吴妥协，扈渝雯回到了秦敖的家，但她受到严密的监视，毫无自由。秦敖执着地爱着扈渝雯，但是扈渝雯无法原谅一个汉奸，对他冷颜相对。老吴派手下暗杀扈渝雯，秦敖费尽心机保护着扈渝雯，不断和老吴带领的黑龙会发生冲突。陆涯和卢嘉无意间发现老吴做实验的死猫，在和特务冲突的过程中，卢嘉感染了死猫身上的病毒。秦敖告诉卢嘉，感染了SQ4的他已经活不过今天了。

卢嘉和家里人静静诀别，在他毒发的时候，为了减少他的痛苦，秦敖亲手结束了他的生命。春晓对秦敖杀掉敬爱他的卢嘉感到十分愤怒，正当春晓想要处决秦敖，卢嘉的父亲卢躬庶派陆涯接走了秦敖。原来秦敖一直和国民党高官卢躬庶有着联络，他已经洗心革面，利用自己的身份打入日本人内部。秦敖探清了日本人的SQ4计划：日本人要从欧斯特手中购买有很强感染力SQ4进行病毒战。黑室的当务之急是阻止日本人和欧斯特完成交易。日本人郭仲衡是隐藏在国民党高层的内奸，他发现自己已经被卢躬庶怀疑，便策划了“刺卢行动”， 绑架了卢躬庶，审问他谁是泄露SQ4计划的“内鬼”。卢躬庶宁死不屈，保护着秦敖的身份，被黑龙会残忍杀害。

小蝶偷换了扈渝雯的避孕药，扈渝雯发现自己怀上了秦敖的孩子。扈渝雯不知道秦敖已经洗心革面，依然残忍地对待着秦敖。秦敖忍受着一切，他故意放走了扈渝雯。黑龙会跟踪着扈渝雯，前来救援的陆涯同扈渝雯一起陷入了危机。秦敖及时出现，杀掉了老吴，救下了扈渝雯和陆涯。小蝶替秦敖挡下一枪死去。陆涯知道秦敖一直在忍辱负重，但是毫不知情的扈渝雯不能忍受自己怀着汉奸的孩子，偷偷去打胎，被陆涯阻止，陆涯让扈渝雯留下这个孩子。

黑室破译出关于欧斯特行踪的密电，陆涯春晓紧密布置要阻止日本人得到SQ4。但是日本人临时变动了计划，利用秦敖迷惑了黑室，黑室成功扫除了埋伏的特务，却扑空了交易地点，日本人得到了SQ4。在抓捕欧斯特的过程中，春晓中枪牺牲。扈渝雯终于了解了秦敖的苦心，她决定把秦敖的孩子生下来。秦敖知道自己已经被日本人怀疑，但是为了找到机会毁掉SQ4，他决定返回黑龙会。日本人根本不信任秦敖，秦敖答应抓回雅德利以表示忠诚。

雅德利自愿帮助秦敖，随秦敖前往黑龙会。陆涯暗中观察高层动向以抓捕内奸，经过严谨的采证，目标最终锁定在郭仲衡身上。郭仲衡望风而逃，逃亡中的他盯上了扈渝雯。秦敖发现了SQ4所在的军火库，但是看守严密。日本人不完全信任秦敖，要求他毒死雅德利。秦敖自己喝下了毒酒，保全了雅德利。郭仲衡绑架了扈渝雯，要挟陆涯带他逃出封锁线。郭仲衡趁乱逃脱。

秦敖放走了雅德利，破坏了黑龙会把SQ4传播到重庆各处的计划。郭仲衡逃到黑龙会，向头目表达自己对秦敖的疑惑。而此时的秦敖正要摧毁日军的军火库，那里保存着大量SQ4制造的病毒弹。陆涯和扈渝雯及时赶到，协助秦敖击败了黑龙会和郭仲衡，摧毁了SQ4病毒弹。但是郭仲衡并没有死，他杀死了留下的秦敖，并企图用感染病毒的自己将SQ4传播到重庆市区。陆涯发现了这一切，紧急寻找郭仲衡，希望能阻止他的疯狂行为。通过蛛丝马迹，陆涯在自来水厂找到郭仲衡，郭仲衡企图污染水源，关键时刻郭仲衡病毒发作，为了整个城市的安全，陆涯和郭仲衡一起投进了火海。1945年，日本宣布无条件投降，黑室作为一个抗日的秘密机构，永远成为了历史。