赵寰李(王学圻 饰)（王学圻 饰）作为一位曾留学日本专攻机械工程的技术精英，其人生轨迹因日军的步步紧逼而发生转折。面对侵略者的压迫，他毅然选择与共产党人合作，共同挫败了日军企图建立武器工厂的图谋。这一抗争行为导致他接连失去了未婚妻、女儿以及小妹等多位亲人。在遭受日军追捕的危急时刻，他幸得一位在街头谋生的风尘女子小红(柳岩 饰)（柳岩 饰）搭救，并由此不自觉地被卷入日军所谓“西部计划”的危机漩涡之中。为了在绝境中求得生存，并为遭日军灭口杀害的一百余名无辜工人讨回公道，赵寰李决意揭露日军暗杀民主爱国人士的隐秘阴谋，同时设法获取关乎南京大屠杀的关键证据。在地下党组织的协助与军统特工的秘密配合下，他与日本特高课的资深力量展开了周旋与较量。经过一系列斗争，他最终成功解救了身处险境的民主爱国人士，并凭借其机械专长，协助八路军制造出山炮，摧毁了日军西部计划的秘密基地，成功取得了南京大屠杀的相关证据。这些行动为中国的抗日战争取得最终胜利，以及后续的东京审判提供了重要支持，从而建立了不可磨灭的功绩。