1937年,中華民族陷入抗戰(zhàn)至暗時刻。留學(xué)歸國的數(shù)學(xué)博士陳家鵠(郭曉冬飾)攜日籍妻子惠子(尹媗飾)投身報國,因其曾研究日本電報密碼遭日寇追殺,并被國民政府軍統(tǒng)強行納入密電破譯機構(gòu)"黑室"。雖痛恨國民黨腐敗,陳家鵠仍被迫在技術(shù)領(lǐng)域為當(dāng)局效力,并因妻子身份屢遭軍統(tǒng)高層刁難。此時,中共地下黨成功滲透黑室核心層(胡軍飾共產(chǎn)黨情報人員陸從駿),通過策反與引導(dǎo)逐步影響陳家鵠的政治選擇。隨著破譯工作推進,陳家鵠在民族大義與政權(quán)腐敗間經(jīng)歷思想蛻變,最終選擇將關(guān)鍵情報輸送給共產(chǎn)黨方面。故事展現(xiàn)密碼破譯戰(zhàn)線的隱秘博弈,以及知識分子在歷史洪流中的抉擇。改編自麥家同名小說。