1937年，南京沦陷，国民政府迁都重庆，抗日战争进入最艰难的阶段。
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！
我党派出李政与林蓉蓉两位同志打入黑室，对陈家鹄进行严密的保护！李政是陈家鹄早年的同学，在军队装备部门工作；而林蓉蓉的公开身份，是军统负责人杜先生的机要秘书。
陈家鹄妻子惠子的敏感国籍身份，不但引起了家庭的风波，也引起了军统的怀疑！在没有证据确定惠子是否为潜伏间谍的情况下，陆从骏为了确保黑室的安全，不断地制造误会、甚至不惜拿掉惠子腹中的孩子，希望离间陈家鹄夫妻的感情……而日方暗杀组组长相井虽然是惠子的亲哥哥，却也在军国主义的扭曲心态下，利用妹妹与妹夫的感情，不断的组织针对陈家鹄和其家人的暗杀，陈家鹄的父母不幸身亡，妹妹陈家燕失踪！最终，惠子为了保护陈家鹄，死在了自己亲哥哥相井的枪口下……
