1937年，中华民族进入了最为苦难的一段时期。日寇侵华，血腥的铁蹄踏遍神州，熊熊战火灼烧着祖国每一寸土地。在国难当头的危机时刻，留学多年的数学博士陈家鹄（郭晓冬 饰）携日籍妻子惠子（尹媗 饰）回国，希望奉献自己渺小的光和热。由于他在国外曾对日本的电报密码有所了解，因此陈成了日寇急欲猎杀的目标，也成为国民政府积极网络的对象。经过一番波折，他最终加入国民党军统下辖的密电破译机构“黑室”的一员，虽然憎恨国民党的腐败，但是受制于人的陈仍被迫为黑室工作。在此期间，他和惠子也因身份的特殊屡遭军统刁难。与此同时，我党人员成功打入黑室，为了新中国的建立做着最后的努力…… 留洋多年的数学博士陈家鹄，在日寇入侵国土沦丧的危急时刻携自己的新婚日本籍妻子——惠子回国，希望以自己的一技之长，为国效力!却不曾想到，自己的数学天赋以及在国外求学时曾误打误撞破解过日本密电源码方程式的历史，早已经被日本谍报机构和国民党军统掌握! 　　在陈家鹄踏上国土的一刻起，日本的暗杀组织如影随形，国民党的特工保护不力，致使陈家鹄频频涉险!我党的特勤部门，暗中出手保护，另辟蹊径，护送陈家鹄安全到达重庆，与家人团聚! 　　军统欲组建针对日本军方密电的破译机构——黑室!陆从骏上校经受重重考验，被任命为黑室负责人。陈家鹄被黑室视为破译密码的最佳人选!但是面对军统的力邀，早已知道政府腐败无能、对国民党当局缺乏信任的陈家鹄拒绝合作，遭到黑室负责人陆从骏的绑架! 　　本片根据著名作家麦家的同名小说改编。