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抗战爆发后，中国军队坚持持久抗战，粉碎了日军“三个月灭亡中国”的妄想，深陷战争泥潭、耗尽国力和资源后，日军大本营对中国战区的日军提出以战养战、自给自足的无奈要求。东北日军按大本营的要求，在月亮岛秘密兴建劳工营，抓捕3000余百姓和战俘充当劳工。在日军狱方惨无人道的监管下，3000名劳工在地狱里生死挣扎。面对死亡，劳工一次次自发越狱，都以失败告终。以刘墨扬、陆刚为核心的越狱组织者意识到必须组织起全体劳工，统一行动。一个以“章鱼”为名的越狱计划在悄悄展开。面对狱方宣称如同铁桶一样滴水不漏的监管，刘墨扬和陆刚等不懈努力，终于找到铁桶中的一个个细微漏洞和薄弱环节，而八路军女战俘邱天红为越狱行动而英勇牺牲的壮举，将一盘散沙的劳工迅速凝聚，冲破监防，成功越狱，奏响了一曲荡气回肠的生命交响 。
抗日战争爆发，日军在月亮岛兴建劳工营抓捕了3000多名中国百姓和战俘，劳工多次越狱都以失败告终。游击队射日团中了日军埋伏，幸亏大部分成功突围。体育老师刘墨扬和恋人苏静郊游时遭遇日军，他为了掩护苏静逃跑而不幸被日军抓捕。墨扬和一群百姓被抓到月亮岛，狱长野田警告所有劳工休想逃跑。墨扬劫持日本女护士常盘雅子时趁机将家传戒指藏在她的医疗包里，身着囚衣的他难以接受变故。
野田故意当众活埋未完成任务的劳工以此杀鸡儆猴，墨扬深受震撼要求面见狱长引起劳工共鸣。墨扬遭到野田毒打后惨受酷刑，他不愿屈服大骂日军。侯志文利用一具男尸冒充墨扬，他谎称墨扬遇害以此希望能让苏静早日脱离痛苦。野田将浑身是伤的墨扬放入盐水大缸中示众，众劳工纷纷用眼神手势鼓励墨扬。鸟尾将军叮嘱野田不要一味在肉体上折磨劳工，他表示生产出军需补给才是重中之重。
苏静身穿婚纱割腕自杀，幸亏苏父发现及时。多名劳工手持铁锤杀了日军看守抢了枪准备逃出去，结果皆被击毙。墨扬明白只有活下去才有机会逃出去，他向野田屈服。越狱事件频发导致劳工数量下降，野田下令将劳工们两人一组戴上腰箍锁在一起劳作。射日团成员邱天华手臂中枪溃烂，苏静帮助他做了手术。日本著名作家渡边仁受鸟尾之邀来华，他发现日军企图非礼中国姑娘后立即阻拦斥责。
永田企图对雅子图谋不轨，墨扬施计阻拦。墨扬在雅子的医疗包里翻找家传戒指，他向雅子讲述了自己与苏静的爱情故事。野田对收起锋芒的墨扬颇为赏识，他企图让墨扬当劳工的楷模。苏静开棺验尸，她确定墨扬未死后拜托张院长向鸟尾要人。鸟尾希望张院长的医学院向日军提供帮助，张院长趁机索要墨扬。墨扬拜托雅子帮忙传信给苏静遭拒，他尽量拖延在医务室的时间意图寻找逃跑机会。
野田命墨扬立即干活，墨扬拜托雅子帮忙保管戒指。雅子擦干净了墨扬伤口上的磺胺粉，她表示这是违禁药品。墨扬违心表示以后会全心全意为皇军劳动，并劝劳工们不要反抗。鸟尾受张院长之托派人查探月亮岛上有无墨扬此人，墨扬误以为是野田试探而不敢承认。墨扬干活卖力得到野田奖励，却令其他劳工更加鄙视墨扬。墨扬暗中观察掌握了岗哨换防时间，汪三发现后让墨扬逃狱时带着自己。
雅子表示很多劳工都得了败血症需要改善伙食和提供放风时间，野田担心劳工商讨越狱计划而不同意提供放风。汪三偷了钥匙导致日军前来搜查，他在狱友配合下化解了危机。数名劳工密谋越狱，编号053主动请缨偷制作钥匙的铁片。墨扬阻拦狱友越狱并建议组织所有劳工一起行动，但053一意孤行还想掐死墨扬。一批国军战俘被送到月亮岛，墨扬认为国军团长适合当越狱计划的领头人。
团长陆刚在上工首日就震慑日军并怒骂所有劳工是汉奸，性格刚烈的他惨遭酷刑高烧不退。墨扬砸伤自己的手后获许去医务室包扎，他偷回违禁药磺胺粉撒在陆刚的伤口上。射日团炸了日军军需库，团长邱天红为了掩护战友撤退而不幸被捕并被送到月亮岛。渡边仁认为应该让中国人完全在思想上臣服于日本，他被鸟尾任命为月亮岛典狱长。陆刚清醒后丝毫不感激墨扬，他鄙夷墨扬等人苟且偷生。
野田表示既然陆刚不能出工就要活埋，墨扬冒死为陆刚求情，最后野田同意给二人三天时间。墨扬改用激将法讽刺陆刚没有担当，陆刚终于同意出工。渡边仁视察后决定将月亮岛作为日本统治世界的范本，他走马上任决定对小岛进行整改。渡边仁了解了陆刚和墨扬之事，他企图慢慢磨掉二人的反抗意识将他们变成日本顺民。陆刚讽刺墨扬是懦夫，墨扬激动反驳并露出自己身上的伤痕。
陆刚在墨扬的苦劝之下终于转变了态度，他被日军吊到广场上后咬牙坚持。雅子在陆刚身上发现磺胺粉的残留，她犹豫是否告发墨扬偷药之事。永田大举搜查在六号监舍发现磺胺粉的空瓶，他以此威胁雅子为自己开假条。渡边仁废除野田制定的各种刑罚，他表示若劳工违反狱规便会处以绞刑。永田带了一名女劳工企图出岛游玩，陆刚拼命阻拦被罚关禁闭，随后永田把陆刚用违禁药一事报告了野田。
渡边仁调查后证实偷药之人是墨扬，野田恼羞成怒企图杀了墨扬却遭渡边仁阻拦。一名女劳工来了例假腹痛难忍，渡边仁让她回监舍休息，之后053号将铁片藏在衣袖里蒙混过关。渡边仁颁布新狱规改善了劳工的待遇，墨扬表示渡边仁用心险恶企图借此消磨劳工的意志。渡边仁派人扮成003安排在墨扬这一组，墨扬等人没有了说话的机会。月亮岛的军需生产量提升，劳工的死亡率降到了零。
渡边仁计划在深夜12点对士兵进行演习，五号监舍当晚企图越狱时突然警铃大作，劳工营里新安装的电路防护装置全部启动，五号监舍的越狱计划未能实施。侯志文向苏静求婚却遭拒，之后苏静偷听到永田的话后怀疑墨扬被抓到了月亮岛。渡边仁警告003号盯紧墨扬和陆刚，之后他向野田告知陆刚和墨扬的一举一动都在自己的掌握之中，懂唇语的015号在远处“听”了个分明。
墨扬怀疑003是渡边仁安排的奸细，他故意设局证实了此事。003当初送母亲看病时被日军所抓，渡边仁表示只要003从墨扬和陆刚处得到有价值的情报便会将他释放。003告诉墨扬等人自己并未出卖狱友，墨扬设局利用003向渡边仁传递假情报，之后渡边仁中计相信他们是在窝里斗。野田让003身穿日军军装后诬陷越狱将他送上绞刑架，渡边仁假意阻拦提出成立公审团投票决定003的生死。
渡边仁选出墨扬等11名劳工加入公审团，法官声称003袭击看守企图越狱违反了狱规。003意识到自己中了野田的圈套，11人中九票认为003无罪，但法官睁眼说瞎话宣布003罪名成立被处绞刑，渡边仁就是借此事离间所有的劳工。墨扬想到越狱计划首步就是设法联络外界取得外援，他想利用雅子联络苏静。日军要求医院用中国人活体实验做出来的疫苗全部用于救治日军，张院长只能顺从。
墨扬装病来到医务室，他上演苦情戏跪求雅子将戒指交给苏静。岛上有劳工发疯而死，雅子听从墨扬建议趁机将戒指塞到尸体身上后运送到医学院。墨扬认为苏静若从尸体上发现戒指后一定会意识到自己身处险境，苏静从而会根据尸体来源查到月亮岛。苏静请假不打算上解剖课，雅子恳求苏静再上一堂解剖课但却遭拒。雅子担心尸体里的戒指被发现，她想趁解剖课之前取回戒指。
雅子准备取回戒指时却因鸟尾突然视察而未成功，张院长也临时让苏静回校上课。苏静上课时发现了尸体里的戒指，她决定设法救出墨扬。墨扬提议越狱必须团结所有劳工，陆刚在墙上敲密码提醒五号监舍停止行动。053不听墨扬劝阻，他一意孤行并绑了阻止行动的狱友穿山甲。五号监舍开始越狱，除了053侥幸逃脱外其余人全部被杀。渡边仁在死亡劳工身上发现钥匙，他下令搜查五号监舍。
苏静在河边发现053的囚服后怀疑墨扬被关在月亮岛，她潜伏在岸边观察猜测月亮岛是日军的生产基地。053通过泅水逃离了月亮岛，他回家后却惊悉怀孕的妻子被永田糟蹋后遇害。渡边仁设局企图让劳工起内讧，他成功离间了所有的劳工。雅子发现劳工存在肌肉退化的现象，她建议增加适当的运动以此提高劳工的体质，渡边仁同意此事并让墨扬每天带领劳工们做广播体操。
墨扬将从陆刚处学习的旗语动作穿插在广播体操中，他传递的消息通过分散在各个监舍的地下党和国军士兵迅速传播到整个监区，劳工们逐渐消除猜忌并接受越狱计划。众劳工非常钦佩墨扬，他们一致推举墨扬为越狱计划的带头人。汪三上工时偷取做钥匙的铁丝，他出门时遭到渡边仁搜查情急之下将铁丝吞下了肚。汪三回到监舍后意外将铁丝拉了出来，他开始在上工时偷偷吃铁丝以此筹集材料。
渡边仁要求劳工阅读《大亚细亚主义论》，他企图让中国人在精神上彻底臣服于日本。很多劳工不识字，渡边仁举办读书会挑选有文化的劳工教他们读书。苏静接近侯志文趁机提出上月亮岛，侯志文恳求大佐给一张月亮岛的通行证时却遭严刑拷问。邱天华带领射日团袭击日军，苏静将月亮岛劳工一事告知邱天华。张五金做出了万能钥匙，墨扬意识到万能钥匙却打不开渡边仁设立的电动铁闸门。
穿山甲发现105是位电路高手，但105拒绝加入越狱组织。劳工老严上岛前在日本商人家当仆人，野田特许老严留在军营里打杂，之后老严发现电路图纸藏在阅览室后面的资料室里。墨扬奉渡边仁之命为劳工们讲解书籍 ，他遭到劳工鄙夷。苏静为日军医疗人员上课时故意痛骂日本人，她惨遭严刑拷打拒绝写悔过书而被送上月亮岛。渡边仁组织劳工分批到阅览室听墨扬演讲，汪三趁机观察地形。
雅子发现苏静来到岛上，她认为苏静是为了未婚夫而来。苏静坦白自己故意被抓来岛上，邱天红表示墨扬是个大汉奸。墨扬奉渡边仁之命发表演讲拥护日军，一名劳工训斥墨扬时惨遭日军杀害，苏静误以为墨扬是汉奸而非常失望。墨扬见到苏静也在岛上后变得十分消沉，他在陆刚等人劝说下决定为了苏静和中国人振作起来。为了彻底驯化劳工的思想，渡边仁邀请日本高僧来到岛上传授佛法思想。
