简兮（袁姗姗 饰）自小和祖母过着相依为命的生活，在祖母无微不至的呵护下，简兮成长为了一个坚强而又乐观的善良女子。长大后的简兮决定去寻找自己的亲生母亲，哪知道不仅被生母拒之门外，还惨遭冷嘲热讽。然而，这并没有令简兮感到绝望，对表演充满了热情的她选择走上了演艺的道路。凭借着过人的天赋和不懈的努力，简兮的表演终于获得了观众的认可，攀登上事业高峰的她名利双收，还认识了名为唐斐（陈晓 饰）的男子。唐斐浸淫演艺圈多年，早已经对其中的尔虞我诈心灰意冷，简兮的出现让他对人性逐渐恢复了希望，两人由最初的相互看不顺眼转变为了惺惺相惜。

1940年，作为反法西斯战争最重要战场之一的中国战场，进入到中日双方相持阶段。为加快对中国的侵略，日军正秘密策划一场骇人听闻的细菌战，为此日军决定加快细菌武器的研究。只身从南京大屠杀逃生的医生金深水，流落到日军设立的“保甲模范区”桃花镇。金深水无意中救了生化专家白大怡，不料却是一系列波谲云诡事件的开端。桃花镇歌舞升平的面纱被逐渐掀开，惨无人道的细菌人体实验、恐怖致命的人脑控制药物实验等一一浮出水面。在党组织的指导下，金深水巧妙地周旋于狡猾如狐的敌人中，几度出生入死。最终，在对日军同样有着国仇家恨的女医生林婴婴以生命为代价的掩护下，金深水联合新四军、游击队，彻底消灭了桃花镇的日军，同时揭露了日军利用人体进行细菌实验的种种罪行。金深水更从一个普通爱国青年成长为一个优秀共产党员。