1937年,中華民族陷入抗戰至暗時刻。留學歸國的數學博士陳家鵠(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,并被國民政府軍統強行納入密電破譯機構"黑室"。雖痛恨國民黨腐敗,陳家鵠仍被迫在技術領域為當局效力,并因妻子身份屢遭軍統高層刁難。此時,中共地下黨成功滲透黑室核心層(胡軍飾共產黨情報人員陸從駿),通過策反與引導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腐敗間經歷思想蛻變,最終選擇將關鍵情報輸送給共產黨方面。故事展現密碼破譯戰線的隱秘博弈,以及知識分子在歷史洪流中的抉擇。改編自麥家同名小說。