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善良正义的少女谢襄（白鹿 饰）代兄从军，女扮男装进入陆军讲武堂学习，与玩世不恭的富家子顾燕帧（许凯 饰）和冷静沉稳的沈君山（李程彬 饰）成为同学并渐渐发展为并肩作战的战友。在军校严格残酷的训练机制下，谢襄不但要努力掩饰自己女扮男装的秘密，还要克服自己作为女性在军校生活中的种种的不便，更重要的，是要战胜自己柔弱的体质，努力完成军校所有的训练，顺利毕业。在此过程中，谢襄和同窗好友们经历了一系列重大事件，也引发了一系列啼笑皆非的故事。最终，谢襄通过自己的不懈努力不但取得了出色的成绩，还赢得了教官的尊重，同时，也俘虏了两位优秀男同学的心。之后，日本军队增兵东北，爱慕沈君山的金显蓉（高雨儿 饰）化身日本商会会长从海外归来，一系列的阴谋和陷阱随之而来。谢襄在同学们的帮助下与日本人做斗争，在血雨腥风中逐渐成长，粉碎了金显蓉的阴谋，并最终和顾燕帧走到了一起。
因时局动荡， 烈火军校重新开始招生，有志青年们跃跃欲试。为了继承哥哥的遗愿，谢襄女扮男装，借用哥哥的名字谢良辰后成功成为烈火军校新生中的一员。为了给她庆祝，好友谭小珺带着她来到帕里莫歌舞厅，原本想要给她引荐自己的好友曲曼婷，谁知两人在洗手间因为误会结了梁子。谢襄怕惹麻烦，想要先走，却撞见纨绔子弟顾燕帧戏弄曲曼婷，本想见义勇为，却被曲曼婷误会她跟顾燕帧是一伙的。百口莫辩的她跟顾燕帧一起，被曲曼婷的护花使者沈听白报警抓了起来。警察局的人得知顾燕帧是新任奉安省督察顾宗堂的儿子后对他毕恭毕敬敬畏有加，连带谢襄也少吃了不少苦头。
机缘巧合下，谢襄与顾燕帧成为了室友。两人互不相让，剑拔弩张，顾燕帧甚至还看到了谢襄的行李里有女生的衣物和日用品，这更让谢襄恼羞成怒。就在谢襄要去申请换宿舍时，吕教官带着人来强调校规，顺便突击检查新生们的违禁品。看着吕教官将排在前面的同学们藏在袜子里的糖果、箱子底部的手枪等东西悉数没收，谢襄十分紧张。等轮到她时，面对教官的逼问，谢襄不知道怎么回答。千钧一发之际，顾燕帧替她出头，说那些香水雪花膏之类的东西是自己的，谢襄对他心存感激，可是顾燕帧却以此为要挟来指使谢襄替他干这干那，谢襄对此气急败坏却又无计可施。
顾燕帧被放了出来，与踉踉跄跄回到学校的谢襄相遇，两人决心再也不要这样子后，相携回到宿舍休息。曲曼婷乔装打扮一番后来山南酒馆找谭小珺，让她帮忙找之前在帕里莫歌舞厅捉弄自己的顾燕帧，谭小珺想到谢襄也在烈火军校，就一口答应了下来。为了叫顾燕帧起床，谢襄一盆凉水把他浇了个透心凉。随后，为了报复谢襄，在训练里顾燕帧不停地骚扰她，被教官看到后，两人一起被罚。次日一早，顾燕帧效仿谢襄，用凉水将她泼醒，两人因此又发生争执，可其他人已经见怪不怪习以为常了。
谢襄因思念哥哥而睡不安稳，索性去操场上散心，偶遇同样心事重重的沈君山，两人凑在一起聊了起来，彼此间的关系亲近了不少。第二天打靶训练，黄松拔得头筹，心不在焉在一旁督战的郭教官对此表示不屑，顾燕帧激他给大家表演一下，郭教官瞄了半天，最后放弃，众人见状对郭教官有些瞧不起。随后，谢襄撞见郭教官一个人在打靶，看到他发发子弹全部从一个弹孔命中心，十分震惊。谢襄父亲来顺远出差，她恢复女装去接他，并且跟他一起去参加沈家主办的一个宴在晚宴上，曲曼婷被一众大家闺秀排挤并出言讥讽，曲曼婷伶牙俐齿地将她们说的哑口无言。
沈君山一直守在洗手间外，谢襄十分无奈。舞会开始后，沈听白失约于曲曼婷，与白市长的女儿跳了开场舞，曲曼婷又成了众人议论的对象，这时顾燕帧出现，与曲曼婷翩翩起舞，两人配合默契，成为了众人的焦点。沈君山的注意被舞会吸引，谢襄趁机从洗手间逃了出来，沈君山见状忙追了上去，谢襄匆忙间撞到了酒保，还跟顾燕帧对视了一眼。回家后，顾燕帧便让人去进行了调查，谢襄的真实身份面临暴露的危险。郭教官来山南酒馆喝酒，霍小玉提起了他已逝的初恋裴念青，郭教官起身离开，霍小玉望着他的背影，心绪复杂。
谢襄在沈君山的帮助下，拖着摔伤的腿回到军校结束拉练，但是因为任务没有完成所以成绩不佳，而顾燕帧跟曲曼婷在别墅中躲避危机，回军校后被教官判为“被百姓俘虏”所以取消了他的绩。沈听白听说曲曼婷遇险后，带着人去找佐藤一夫兴师问罪，并在商会里大开杀戒，狠狠震慑住了日本人。曲曼婷的父亲对她整天在外面抛头露面十分不满，并极力撮合她跟沈听白，这让曲曼婷十分不耐烦，父女两个发生激烈争执，曲曼婷一气之下离家出走，在山南酒馆借酒消愁，不料被酒鬼纠缠，也来喝酒散心的顾燕帧见状挺身而出，赶走酒鬼救下曲曼婷。
谢襄恼羞成怒，擅自离开训练场，被罚去整理文件，正巧看到郭教官在档案室睡觉，她轻手轻脚地整理，然后在桌子上看到了曲曼婷小姨的照片。军校常规训练上，吕教官要求大家在一幢危险重重的建筑内找到自己专属的号码牌，任务失败或是最后一个出来的，要在操场上裸奔二十圈。顾燕帧发现李文忠在准备阶段就对谢襄鬼鬼祟祟的，便对他留个心。果然，在训练开始后不久，李文忠就故意拿走谢襄的号码牌让她怎么都找不到。顾燕帧发现后好好教训了李文忠一番，抢到了谢襄的号牌。教官检查他们的成果时，谢襄十分紧张。这时顾燕帧带着李文忠出来，借口自己捡到了她的号牌让她过了关，谢襄却误会是顾燕帧拿了她的号牌故意整她，对他没有好脸色。
从日本商会抓走纵火嫌疑人的学生代表被杀人灭口，军校学生义愤填膺，要求严惩凶手，于是跟要带走那几名嫌疑人的日方士兵发生激烈冲突，被宋教官强势镇压。顾期期跟小胖在郊外学自行车，押着嫌疑人的车子呼啸而过，弄脏了顾期期的裙子，顾期期气不过，骑着车就追了上去，然后目睹了沈君山开着一辆卡车撞翻了载着凶手的汽车，又放了一把火将他们全都杀死。沈君山若无其事地回到军校，遇到正在晾晒衣物的谢襄，恳请她不要跟别人说自己偷偷离校的事，谢襄答应。次日，纵火嫌疑人被杀的消息登上报纸，军校学生们十分开心，谢襄看到独自一人离开的沈 君山，若有所思。
军校进行阶段性考核，谢襄因为生理期身体不适，成绩垫底，吕教官对此十分不满，让她补考，并警告她如果补考还不合格就去做文职。谢襄不想去做文职，于是在晚上趁着大家休息的时候自己去训练场偷偷练习，风雨无阻。这天，顾期期趁夜偷偷翻墙进了烈火军校去找沈君山，告诉他自己看到他杀掉那群日本人了，并向他表达自己的敬佩之情，沈君山没有理会，顾期期有些失望地离开时，撞见了李文忠，李文忠逼问她关于沈君山的事，顾期期拒不回答，眼看李文忠要把她丢进水塘淹死，加练完后就一直注意着顾期期的谢襄上前打晕李文忠，救下顾期期。谢襄满手是血，魂不守舍地回到宿舍慌乱地砸门，惊动了沈君山。
顾燕帧驾车带着谢襄等人前往黄松姐姐家，与此同时，金显蓉也约了沈君山一起去那边玩。到了目的地后，几人受到了黄松姐姐的热情款待，在收拾好行李选好房间后，他们一起去海滩上耍，几人嬉笑打闹，十分开心。顾燕帧去钓鱼，曲曼婷在一旁捣乱，顾燕帧嫌她碍事，曲曼婷赌气离开并假装发生意外，见顾燕帧上当着急，十分开心，谁知乐极生悲，她随后真的受了伤，只好求助顾燕帧带她回去。在准备野炊的时候，谢襄的手被划伤，看着顾燕帧一脸紧张的关心己，谢襄心里情绪复杂。就在这时，有人过来捣乱要钱，两方发生争执，谢襄和顾燕帧、黄松等人将对方打的落花流水，众人正得意呢，更多的人拿着武器冲过来准备收拾他们，曲曼婷站出来准备以德服人，谁知沈听白的手下奔子带人一声不吭地出现在他们身后。
霍小玉想起之前与郭教官、裴念青、吕教官相处的点点滴滴，心绪复杂。原来郭教官曾心系裴念青，然而裴念青最后却带着身孕要嫁给吕教官。可是大婚当天，吕教官没有出现，郭教官去找他，才知道裴念青因为等吕教官赴约才被人迷晕玷污才有的孩子。就在霍小玉深陷回忆时，手下来报曾经玷污裴念青的最后一人被找到了。霍小玉赶过去，手起刀落，替裴念青报了仇。入夜，郭教官偶遇谢襄在训练馆给自己加训，因他心情不佳，拉着谢襄聊天喝酒。顾燕帧久等谢襄不归，去找她，然后把醉醺醺的谢襄带回了宿舍。
吕教官跟郭教官旁敲侧击，猜出是霍小玉干的，并提醒他让霍小玉最近小心一些。剑术训练课上，谢襄被点名跟吕教官对练，几招就落了下风，并且因为心态问题被吕教官批评，心情十分不佳。下课后，她自己训练剑术，被郭教官看到，并提出可以帮她训练提高成绩，谢襄将信将疑，郭教官给她展示了一番，让她心服口服。从此，下课后谢襄便跟着郭教官一起秘密训练。过了一段时间后，谢襄的水平突飞猛进，并在训练课上大放异彩。因为近期非法拘禁、虐杀劳工的事件层出不穷，讲武堂奉命与警察厅一起协作解救被困劳工。军校学生趁夜潜伏在关押劳工的废弃工厂附近伺机行动。
曲曼婷来军校找顾燕帧，让他陪自己去参加一个晚宴，顾燕帧不答应，曲曼婷胡搅蛮缠，顾燕帧不厌其烦，随口应了下来。回到宿舍，看到谢襄拜托纪瑾给沈君山带一些粥和水果，顾燕帧心里不爽，谢襄却对他视而不见。为了得到谢襄的照顾，顾燕帧又是洗冷水澡又是故意犯错被拖去泡大澡，好一通折腾，目的就是为了把自己也弄生病。最后他得偿所愿，成功感冒发烧，可谢襄却没有想象中那么担心自己，不免十分气闷，于是赌气去赴曲曼婷的约。
金显蓉派人将主编杀害，众人议论纷纷。曲曼婷得到消息后，十分气愤，决心要跟真正的幕后黑手杠到底。一群人围在沈听白家要求他给个说法，这时，曲曼婷雇来的人出现，众目睽睽下开始“演戏”，紧接着，越来越多所谓的“知情人士”出现替沈听白鸣不平，一时间，舆论的天平倒向了沈听白，众人开始怀疑他真的是被冤枉的。军校里，李文忠为了弄清谢襄的真实身份，听到谢襄跟黄松说要洗漱休息，便将宿舍水阀关了，谢襄洗头洗到一半，无奈下只得去公共澡堂。
晚会需要的东西都准备齐全，只是曲曼婷邀请的嘉宾——被杀的报社主编的儿子张浩然迟迟没有到，曲曼婷怕他出什么意外，让人去看看，沈君山听说后自己前去查看。曲曼婷的父亲让她跟自己回家，曲曼婷拒绝。义演开始后，曲曼婷、警察厅负责人等都现身说法，证明沈听白的清白，与此同时，沈君山也将张浩然安全带到了现场。经过这一番活动之后，众人基本上都相信了沈听白的清白，随后，记者打趣曲曼婷的感情生活，曲曼婷却明言表示自己喜欢顾燕帧，一时间，顾燕帧成为媒体八卦的新宠。
谢襄在火车上遇到一群从日本留学回来的爱国进步学生，跟他们攀谈起来，双方相互试探，渐渐地，学生们对谢襄刮目相看。随后，顾燕帧听闻父亲要回北平，随即也激动地要求一同前往。谢襄回到北平家中，谢母百般劝说她留在北平念书，谢襄拒绝，看着她固执的样子，谢母无奈妥协。次日顾燕帧提着东西来拜访，把谢襄吓得不轻。顾燕帧神情自若、一本正经的样子让谢母怀疑他们在恋爱，谢襄对此矢口否认。
警察局的人将顾燕帧当成了那群学生的头，将他单独关了起来，谢襄见状十分焦急。金显蓉让宋茂公将抓来的人全部除掉，顾燕帧假装肚子疼成功逃出来，他去救谢襄等人，可是失败了，还差点被人发现。无奈下，顾燕帧只得先行离开再想办法。顾燕帧的父亲得知消息后，来监狱想救顾燕帧出去，谁知扑了个空。顾燕帧回家后要带人去救谢襄，却被顾宗堂斥责。见顾燕帧一意孤行，顾宗堂让人打晕顾燕帧，连夜把他送回了南京。顾燕帧在火车上醒过来，又跳车连夜赶了回去。
谢襄在除夕这天偷跑回了军校，而顾燕帧从回到南京后就一直郁郁寡欢。沈君山走到学校门口后，发现宿舍楼有灯光便走了进去，看到谢襄一个人，便留下跟她聊起天来。曲曼婷一个人住在饭店里十分孤单，沈听白担心她，暗中安排好黄包车和西餐厅，好让她不至于饿肚子。年过完后，学生们返校。谢襄去车站接了黄松，黄松却执意要去看谢襄的“妹妹”。无奈下，谢襄只好同去。在女子学校门口，黄松与老师发生争执，谭小珺闻讯赶来，一面安抚黄松，一面偷偷带着谢襄溜进学校。
开学有一段时间了，顾燕帧久久没有回来报道，曲曼婷到处找他，甚至找到谢襄这边，可是还是没有什么结果。而李文忠不知从哪儿听说顾燕帧不回来了，向教官申请住到了谢襄的宿舍。看到李文忠死赖着不走，谢襄无奈下选择自己离开。因为在外面冻了一晚上，谢襄感冒发烧，训练结束后晕了过去，被人送到医务室，然后郭教官发现了她的女生身份，不过郭教官没有揭穿她。谢襄回到宿舍，发现李文忠在翻自己的东西，两人又发生了争执，不欢而散。顾燕帧在南京想方设法要逃走，可惜被人看得太紧，逃了几次都没有成功。与此同时，他定亲的消息传回了顺远，谢襄闻讯有些恼恨。
曲曼婷故意跟顾燕帧一唱一和，董小姐气急，拂袖离开。随后，两人在街上招摇过市，大包小包买了一堆东西，一时间成为众人议论的对象。郭教官派沈君山、谢襄、黄松、纪瑾四人配合军方押送药品去丹东。谁知车子坏了，于是他们只好坐火车返程。不巧与霍小玉的人及金显蓉的人遇到。两队人马为了抢夺金印等宝物打了起来，原本沈君山等人不想与他们有所牵连，谁知因为谢襄，让他们也卷入了其中。火车上一片混乱，谢襄四人分头跳车逃跑。纪瑾和黄松脱逃后赶回学校报信，沈君山和谢襄在打到两名日本人后不慎跌落猎人所设的陷阱中。南京城内，顾燕帧和曲曼婷两人在一起的画面被多家媒体捕捉，曲曼婷暗中得意，顾燕帧却依旧将她拒之千里之外。
