...
故事发生在1938年的中国东北，剧中周乙是一名共产党特工，为了方便其潜伏在敌人内部，组织派遣了一名女报务员顾秋妍假扮他的妻子。面对特务科心思缜密的强大对手高彬，两人的真实身份面临着严峻挑战。同时，这对"假夫妻"之间的关系也在悄悄地改变着。顾秋妍身处危急，周乙最终选择回到哈尔滨解救顾秋妍。然而，等待他的却是另一条不归路
1938年11月，顾秋妍接到新的任务：以妻子身份去火车站接从关内执行任务归来的中共特工周乙。秋妍告诉地下党负责人老魏，自己已经怀孕。周乙在火车上捉拿反满抗日的积极分子金教授时，不小心将墨镜摔碎。秋妍在火车站看到鲁明手中的墨镜，险些认错了人，幸亏周乙先认出了秋妍。特务科科长高彬看到秋妍接周乙时的表现，对她的身份产生了怀疑。
周乙在金教授的行李中发现了一卷翻拍了美式密码本的的胶卷，他让秋妍将密码抄了下来，并翻拍了另一卷放入胶卷盒中，他把金教授的行李交给特务科刘魁搜查。鲁明将一份直系亲属调查表格交给周乙，让他填写秋妍的资料进行调查。周乙的妻子孙悦剑告诉他：自己负责近期把一些稀缺药物与一部电台送上山。与此同时，高彬也收到了这个消息。
周乙帮春三还清赌债，并让他暗中盯着即将被释放的金教授。根据周乙的指示，秋妍用老魏送来的电台，给二号联络站发去了电文。与此同时，周乙被任命为哈尔滨市警察厅特务科行动队队长。高彬开始派人四处搜查运送药品和电台的三菱卡车，周乙得知后赶紧将消息转达给了秋妍，要她去找孙悦剑。孙悦剑发现警察厅在搜查三菱卡车，便把电台随身带在了身上。
为让装有药物的马车先行离开，老汪开出卡车引开特务。就在秋妍在宾馆寻找孙悦剑时，她碰到刘魁等人在宾馆搜查，秋妍故意打了一个电话，让特务科的人以为她是在与情人私会。秋妍终于等到了孙悦剑，将她带走。老汪被鲁明等人打伤，带到医院后被抢救过来。秋妍与带着电台的孙悦剑遭到任长春的严密搜查，危急时刻幸得周乙出面解围。
周乙为孙悦剑假造了新的证件。秋妍与孙悦剑给山上的电台发电文，但没有得到回复，秋妍不顾周乙定下的规矩，发了两次电文。特务科发现了这个神秘的信号，并监测到了电台的大致位置。周乙得知秋妍与抗联进行了二次联络后，严厉训斥了秋妍与孙悦剑。鲁明企图把刘魁在宾馆遇到秋妍的事告诉高彬，被刘魁反对。秋妍也把自己给周乙“戴绿帽”的事告诉了周乙。
孙悦剑将周乙琐碎的生活习惯告诉了秋妍后，离开了周家。周乙把日本宪兵队部份线人的名单交给了老魏，同时得知运送的药品莫名失踪，他找春三调查黑市有没有人贩卖药品。秋妍为无法与山上抗联取得联系而焦急，因为她的丈夫也在山上。秋妍找到自己的小叔子平钧，请他去佳木斯方面送信。特务科在一处民房中找到了一部电台，周乙故意留下线索。
“老齐”发现自己暴露，销毁了密码本后逃跑。周乙得知秋妍私自派人送信，对秋妍大发雷霆。平钧并未按照秋妍的指示返回哈尔滨，而是在情报中中加了一封信，要哥哥来接自己和女朋友园园上山。特务“崔叔叔”破解了情报，乔装身份找到平钧，企图从他口中套出更多情报。秋妍收到指示，再次发报。特务科发现神秘电波后，在指定区域展开了地毯式搜查……
周乙将电台放在自己车上，协助秋妍撤离危险区域。周乙把平钧被捕的消息告诉了秋妍，秋妍伤心不已。平钧向“崔叔叔”询问哥哥眼疾情况，赫然发现自己中了敌人的圈套。园园不忍丢下平钧单独逃跑，返回陪伴平钧，两人都被佳木斯情报科抓获。周乙奉命去佳木斯带回两人，并轮番进行审问。
特务科用酷刑折磨平钧与园园，但平钧并未透露关于秋妍的半点信息。春三告诉周乙，他在黑市中找到了药品的下落，药品是从关大帅手下流出。秋妍到特务科办公室找周乙，看到了奄奄一息的平钧，秋妍被平钧的样子吓坏了。平钧看到秋妍，却装作不认识她。周乙把药品的事汇报给了高彬，打算以通匪通共的名义打击关大帅在码头的势力。
关大帅受到市政厅高级官员庇护，屡逃法网。周乙最终找到日本特务机关长，利用日本宪兵队的压力促使关大帅就范，交待了他与土匪勾结，抓走并扣押抗联药品的事。老魏虽接到周乙提供的情报，但仍然没能够赶在特务科上山围剿土匪前夺回药品、救出地下党员。小董等人被特务科逮捕，严刑逼供。
就在小董还在与特务科的逼供人员斗智斗勇时，老汪已经牺牲。任长春被调任到特务科，周乙把他安排在了特别行动队。就在由保安局提供的顾秋妍身份调查顺利存档时，平钧与园园被枪决。秋妍看出周乙心情不好，询问他是不是平钧出事了。
周乙骗秋妍说平钧与园园被秘密法庭宣判后，押解到别处服刑了。周乙与秋妍补拍了结婚照，还互送对方礼物。特务科截获了国民党方面发来的电文，周乙悄悄抄下电文交给秋妍破译。为夺回药品，周乙想到一个险计，他向高彬提出：把生化剂掺在药里，再派一个人假装起义，把药品送回抗联。就在老魏与秋妍潜入仓库给药品做记号时却发现，周乙给的钥匙不能用……
就在老魏与秋妍给药品做完记号准备返回时，老魏的车坏了，秋妍只好拿着可疑物品先行离开。周乙去涩谷住宅，向他汇报行动计划，却被涩谷三郎严词拒绝。周乙离开时碰到了两个苏联人，他想起涩谷的办公桌上有一张苏联地图，这引起了周乙的怀疑，他让秋妍展开调查。晚上，日本宪兵突然来接周乙与涩谷等高级长官会面……
涩谷三郎等人密谋结束后，单独告诉周乙，同意了他的计划，并要他对此事保密，还许诺将要嘉奖周乙。特务科让任长春假装起义，高彬还在任长春的胳膊上留下记号，被周乙看到。周乙向小董亮明身份，告诉他任长春是要打入抗联内部的特务，最后叮嘱不要用没有记号的药品。安排好一切后，任长春带着小董出发了。
高彬接到情报：一个中共特派员坐明天上午的火车回关里。周乙看到了这个给高彬提供情报的神秘女人，想让老魏跟踪她，却又临时取消了行动。周乙怀疑留西柯夫上校等人在秘密进行一项和苏联索契有关的阴谋，便让秋妍去俄罗斯餐厅接近瓦西里耶夫以打探其中内幕。与此同时，小董和任长春也来到山上。小董要求单独与周政委会面，却遭到特务老邱的阻挠，差点丧命。
小董将周乙交代的一切告诉了周政委，并对他说出自己对老邱的怀疑。任长春怀疑药被动了手脚，他和老邱打死了抗联队员，准备逃下山。抓捕中央特派员当天，周乙为了避嫌，故意上班迟到。特务科没有抓到特派员，高彬感到奇怪。顾秋妍成功的接近了瓦西里耶夫，她假借向瓦西里耶夫借书的机会，偷听到他们正在准备一个秘密行动。
虽然没听清瓦西里耶夫等人具体的谈话内容，但秋妍与周乙推测，瓦西里耶夫等人是要秘密刺杀斯大林。周乙把这些情报告诉老魏，老魏却认为未经核实的情报尚不足以向中央发出警报，周乙最终说服了老魏。最后，秋妍提出用她在莫斯科红军情报总部受训时使用的教学用密码和代号向苏联境内发报，周乙同意，并开车带秋妍到郊外发报。
秋妍在发报时，遇到三个满洲国军。双方交火时，其中一个国军看到了周乙的真实面目，为不留活口，周乙冒着危险追到密林深处才把那个士兵杀掉。周乙返回时，却不见秋妍和电台。秋妍躲进密林的石洞，并销毁了一切能证明自己身份的东西。警察封锁了山路，高彬也带人赶来，周乙巧妙将自己出现的原因掩饰过去。周乙连夜找到老魏，让他派人上山寻找秋妍。
老魏带人上山寻找秋妍未果，老邱和任长春回到了哈尔滨。他们告诉高彬：警察厅内部可能潜伏着一名共产党特工。周乙去看望老邱，老邱说周乙很像抗联的周政委。周乙沉着掩饰过去，原来周政委就是周乙的哥哥。秋妍被农户所救，周乙送她去外地养伤。二人此事得知，"乌苏里虎计划"被阻止。与此同时，孙悦剑带儿子孙家乔以及一只名叫沙多的狗来到了哈尔滨。
高彬派人监听警察厅所有人员的电话，老邱和一个神秘女人的电话录音受到怀疑。周乙给老魏听了录音，老魏根据录音确认了神秘女人的真实身份。周乙给秋妍买了去佳木斯的火车票，让她和丈夫张平汝在那里相聚。周乙擅自删减被监控人员名单，高彬得知后很不高兴，周乙巧妙敷衍过去。周乙派春三监视老邱，反被老邱察觉。老邱知道自己即将被调走，将春三暴打一顿。
