1937年2月，納粹德國在希特勒的批準下，啟動“鈾計劃”，即大規模殺傷性武器，原子彈的研制工作。整個計劃在實驗初期，進展非常順利，但最終，由于制造反應堆的石墨純度難以達標而受阻。

幾年后，美國利用從德國出逃的科學家，正式啟動“曼哈頓計劃”，迅速掌握了石墨的提純技術，使原子彈的研究工作，獲得巨大進展。

中國西南地區，蘊藏著豐富的石墨資源，昆明“史迪威訓練基地”，成為美軍研制及生產高純度石墨的重要地點。

同一時間，日軍在德國的授意下，開始派遣大量間諜，滲透到中國昆明，試圖竊取石墨提純的重要技術。

1943年。昆明美軍史迪威基地，日本間諜吉川猛夫(張黦 飾)竊取到制造原子彈的重要石墨資料后，逃跑至美軍俱樂部。基地軍官魏明磊(黃俊鵬 飾)帶兵追趕，吉川被打傷后逃走。

重慶政府得知資料被盜事件后震怒，軍統接受命令，老于找到五特人員，請求幫忙，馬云飛(于震 飾)和何堅(淳于珊珊 飾)不愿幫忙，但大姐歐陽、高寒(王麗坤 飾)和李智博(施京明 飾)還是答應了老于，趕往昆明。

同一時間，日特組織也得悉吉川成功竊取資料，并且得知吉川已經有了二心，準備偷偷將情報賣給德國人，所以日特準備找到吉川后，殺掉他，將情報送回本土。