1、1941年的上海。军统特务林楠笙与中共地下党交换抗日情报时，偶遇了六年前的初恋朱怡贞。林楠笙作为老师，曾与她有过一段师生恋，后来被朱母拆散了。再见面时，对方已是中共一员。在一次接头过后，朱怡贞的上级、丈夫纪中原引爆了自家店铺并牺牲。朱怡贞被林楠笙救下 ，藏在日租界的阁楼里，躲过汪伪政府的通缉。朱怡贞通过《每日新闻》的一则消息与新上级老潘对接。老潘希望她策反林楠笙。

3、国军特务被汪政府公布当天，林楠笙的上级及老师顾慎言违抗了重庆“撤离”的命令，要求林楠笙和他一起留在上海，重组情报网。林楠笙躲进收留朱怡贞的阁楼。林楠笙帮助朱怡贞出城传递情报，在隐秘的地下工作中，两人旧情复燃。顾慎言从杭州回上海后，将林楠笙倚为心腹。在一次行动中，林楠笙为救朱怡贞而暴露，二人双双中弹。顾慎言周旋下救出林楠笙，并以汪政府要员之子的身份，将他转移至香港一家医院。

4、林楠笙脊柱中弹，无法取出，将慢慢失去知觉，成为瘫痪。林楠笙在香港遇到假死的纪中原。纪中原告诉他，朱怡贞没有死，被顾慎言一起秘密转移了。他希望与林楠笙继续交换情报。林楠笙被召回重庆后，成为中美合作所的技术教官。总部督查室的胡主任带他去见因亲共和违令被软禁的顾慎言，希望他破译顾留在上海的下属名单。顾自杀身亡后，林楠笙破译了名单，但却不再有机会得知朱怡贞的下落。林楠笙在醉生梦死中邂逅了蓝小姐。蓝小姐是曾协助他任务的军统特务，撤回重庆后被军统抛弃，为了给留在上海的儿子寄钱，沦为妓女。

5、见过投共并英勇牺牲的好友左秋明，见过因亲共被军统忌惮、间接害死的顾慎言，见过被军统冷血抛弃的底层特务蓝小姐，林楠笙终于对国民党失望，投向中共的阵营。同时他提出一个要求：送蓝小姐回上海。抗战胜利后，林楠笙回到上海。老潘成为他的上线，但林楠笙仍然不知朱怡贞的下落。他正式与蓝小姐结婚。不幸的是，蓝小姐的儿子，在他们婚后几个月死于国民党政府的宪警火并。

6、林楠笙在一块绣品上认出朱怡贞的手法，并找到了同在上海执行任务的朱怡贞，提醒她接头的绣庄已经暴露。老潘以自己为饵，给林楠笙制造了见到南京国防部作战厅荣将军的机会。然而在林楠笙设计的、刺杀老潘的行动中，蓝小姐意外身亡。荣将军也是地下党，并交给他辽沈战役的国军增援计划。林楠笙通过朱怡贞以及她现任丈夫和上级孟安南住所的电台，将情报传给了西柏坡。

7、孟和朱是假夫妻，但是因为蓝小姐，林楠笙和朱怡贞不可能在一起了。由于蓝小姐撤退失败，林楠笙暴露。他在朱怡贞和孟安南的帮助下转移，却遭遇了意外。险死还生的林楠笙隐姓埋名，在上海郊外的小镇，重操旧业，当起了英语老师。解放后他与组织取得联系，继续工作。他的身体越来越糟，直到有一天他倒下了。

8、瘫痪在床的林楠笙终于见到了朱怡贞。解放后朱怡贞拒绝了孟安南，独自生活。在林楠笙最后的时间里，她终于来到了他身边。