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携日籍妻子惠子回国，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。
闫少秋对林蓉蓉的不屑一顾恼羞成怒，随即以匿名信的方式，将陈家鹄与林蓉蓉作弊告知陆从骏。陈家鹄得到一份开除处分通知，满以为计划成功可以离开“黑室”，不想却被陆从骏和杜先生联合上演一出将计就计。陆从骏邀请陈家鹄临走前参加“黑室”中考总结会，在会上，陆从骏揭露林蓉蓉作弊，陈家鹄点破事实真相准备与林蓉蓉共同担当，终无可奈何答应无条件为“黑室”工作。中日武汉会战打响，中国军队决定动员一切人力物力与日军决一死战。
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