在抗战胜利即将到来之际，隐藏在军统机构中的中共地下党员欧孝安（由黄景瑜扮演）成功越狱逃离了日军的生化毒气研究所监狱。在逃亡途中，他不幸身受重伤昏迷，幸得中国远征军发现并及时施以援手。当欧孝安苏醒过来时，却惊喜地发现自己对近四年的监狱经历一无所知。从四年前的记忆断点开始，他开始循着那些零星的回忆，进行秘密调查，企图揭露日本间谍黎少堂（由马思超饰演）的罪行。在这段过程中，他与中共地下党员覃墨卿（由辛芷蕾饰演）经历了相互怀疑、试探，最终共同合作起来，最终找到了日军生化毒气研究所，并且成功抓获了日军情报司令长官大桥和野。随着抗战的胜利，国民党准备接管日军生化毒气研究所残留的“人、财、物”，为日后与中共交战做准备。欧孝安得知这一情报后，坚决粉碎了这一阴谋计划，同时揭露了黎少堂日本间谍的真实身份。作为中共地下党内代号“孤星”的欧孝安最终得以重返党组织的怀抱。