在武汉，秦骜终于见到失散两年的未婚妻扈渝雯，后者已经成为武汉地下陆涯的妻子。秦骜的出现，打破了她这两年平静的生活。雅德利不肯去重庆服务。而武汉日军也不断派人暗杀雅德利。此时地下陆涯接到上级任务，让他协助重庆来的秦骜，将雅德利送往重庆。在执行任务的过程中，陆涯发现原来妻子渝雯竟然是特工。但陆涯仍顾全大局，解救秦骜、渝雯于危难之中，带着雅德利一起来到了重庆黑室。这个技术机构在国共合作的大背景下建立，陆涯、秦骜、渝雯、雅德利等人都加入了黑室。黑室众人团结一心，在破译日军情报方面，屡有斩获。 但平静的日子总常短暂，某日，黑室为了召开军事会议而采用的最高级别的三密码本被雅德利偷走，在黑室大老板唐大铭的安排下，陆涯带人追捕“”雅德利。但其实，这是唐大铭为了查出黑室中长期隐匿的“独臂大盗”而实施的“钓鱼行动”。陆涯的同事李克江等人系数被日本人，陆涯孤身逃出。由于只有陆涯一人生还，因此被黑室认定就是“独臂大盗”。 陆涯不能证明自己的清白，只能孤身逃亡。秦骜紧紧追捕陆涯。陆涯陷入危难，渝雯突然出现，以秦骜的性命相，帮助陆涯逃脱。秦骜对陆涯的更加痛恨，发誓一定要亲手陆涯。
1939年的重庆面临着日军的轰炸，重庆派出了得力秦敖和李克江，前往武汉劫持正为日军服务的“美国密码之父”雅德利，希望能借用他的能力建立中国“黑室”与日军进行密码战。 潜伏在武汉的地下党陆涯准备遵从上级命令前往陕北，却意外地发现了妻子扈渝雯没有在上班，而且她似乎还有另一个丈夫。 李克江命扈渝雯完成重大任务，原来扈渝雯是安插在陆涯身边的间谍，而且她还是秦敖的未婚妻。
在双方共同努力下，他们成功突破日军，劫持了雅德利。扈渝雯在爆炸中身亡，悄悄回到了自己和陆涯共同的家。不明的秦敖伤心欲绝，他告诉李克江他已经把所有的线索都指向陆涯。 李克江赶到陆涯家希望能带走扈渝雯，被小谢发现。扈渝雯想用枪逼走小谢，倔强的小谢被屋外的日军，这一幕都被赶回的陆涯看见，他误会是扈渝雯了自己的好兄弟。
雅德利利用混乱逃回到日本军手里，李克江和秦敖和许多平民一起被当成嫌犯了日军。雅德利似乎有意放过了秦敖和李克江，没有向日本人指认他们。 陆涯的车在江里爆炸了。渔民救起陆涯，逃过了日军的搜索，但是四姐知道陆涯并没有死，她暗地里继续追寻着陆涯的踪迹，扈渝雯也被盯上了。 陆涯突袭四姐得手，狡猾的四姐用秦敖和扈渝雯的安全陆涯，陆涯只能放过四姐。
雅德利约扈渝雯在远东公馆见面，扈渝雯终于发现了潜伏在自己身边的日本，并知道了惊人的消息：四姐要炸死雅德利，并嫁祸给，以中美关系。 陆涯的审查有了结果，他得到了清白，也得知小谢并不是扈渝雯所杀。他现在的任务是混进日本司令部和秦敖他们串供，好让他们得以被。陆涯扫清了牢里的，取得了和秦敖的联络，成功解救出秦敖和李克江。
四姐的擅自行动遭到了日军的，雅德利被带到了日军府邸。陆涯赶到寻找扈渝雯，但是潜伏的让他无法接近扈渝雯，他想到了一个将计就计的办法。 四姐假扮接近扈渝雯，扈渝雯发现了四姐高级的身份，了四姐，并抢夺了她出入无阻的证件，前往武汉空军军邸解救雅德利，但是她不知道这一切都四姐的。 陆涯和秦敖找人假扮成自己，中了四姐的。
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