1928年，伪满洲国的日本翻译伊丹英彦（仲村亨）离开中国情人丁慧（章子怡）返回日本，数年后他再回中国来到上海时，变身高级特务。而此时丁慧已成为地下抗日组织的成员，并与该组织首领谢明（冯远征）相爱。抗日组织去火车站接从外地聘请的暗杀日本情报人员山本的杀手时，误认其为小职员司徒（刘烨），混乱中，丁慧杀死司徒女友依玲（李冰冰），司徒则被伊丹英彦抓获。对一系列遭遇无比迷惑的司徒被释放后，发誓要为依玲报仇。丁慧与伊丹英彦重逢，成为两股势力互相设局要利用的重要棋子，她本人正为误杀无辜饱受内心折磨。某个日本会所举办的舞

正值抗日战争最艰苦的时期，普通农民吴应德（何政军饰）从日寇的活人实验中侥幸逃生，并由此加入八路军。在一次行动中，吴用自制的怪枪射杀敌军头目，其造枪才能和果敢胆识得到八路军修械所厂长任如坚（张光北饰）的认可，遂将吴招至麾下。在厂里，他结识了队长罗克绳（李成儒饰）、神枪手柳宝（范雷饰）、兵工专家杨墨（羿坤饰）、游击队长姚芳（陈丽娜饰）、女医生江燕（李依玲饰）等各有所长的同志。大家齐心协力，共同投入优良兵器的研发和改进。而与此同时，以谷野正雄（马卫军饰）为首的日寇殚精竭虑寻找修械所所在，急于将八路军的蓬勃力量扼

桑依玲因为情绪低落，打算向上司吴海斌电话告假却无意间造成一场车祸，导致吴妻丧生，她在自责中前往国外进修。三年后，桑依玲跨过内心牵绊，接受吴海斌邀请回到国内担任网站视频主持人，再次成为吴海斌的下属，进而