二十世纪二十年代末，上海公共租界接连发生系列连环凶杀案，巡捕房探长方鹏（黄觉 饰）在调查中，被卷入一场错综复杂的谍战迷局。爱国地质学家萧安邦教授（吴岱融 饰）受国民政府感召，历经五年艰苦勘探，终于发现一处宝贵铁矿脉。然而，国民政府实业部长孔培之为中饱私囊，企图囤积居奇、抬高铁矿价格，特派心腹手下——红遍上海滩的歌女杜鹃（刘涛 饰）潜入上海滩，蓄意破坏铁矿开采计划。铁矿的发现迅速引起英、美、日等多国列强的垂涎，各方势力不择手段，企图夺取开采权，国土资源面临被肆意瓜分的危机。随着矿业大亨孙国富等人相继离奇身亡、地质资料屡次失踪，方鹏抽丝剥茧，逐渐查明意图夺取铁矿的幕后最大黑手竟是日本人。更令他痛心的是，眼前那个让他深爱的杜鹃，实则是从小被带到中国、冒名潜伏的日本特工，她不惜一切代价也要将铁矿掌握在日本人手中，为全面侵华做准备。在民族大义与个人情感的痛苦抉择中，方鹏在钱菲菲（郝洛钒 饰）等一群爱国志士的舍命相助下，揪出了贪腐卖国的孔培之。面对拔枪相向、誓死效忠天皇的杜鹃，方鹏毅然扣动扳机，击杀了这名日本特工。在这场轰轰烈烈的保家卫国运动中，热血之士们最终成功护住了国家宝贵的铁矿资源。