故事发生在1930年代的上海。二十年前，一场家族的恩怨铸就了将来的悲喜人生。随着时间的流逝，当年从襁褓中被分离的杨慕初和杨慕次兄弟，如今分别成为一名著名的医生和加入中共地下党的留学生。慕初曾在英国参加名为“雷霆”的科学研究计划，而此时日军正在上海秘密研制一种可怕的细菌武器，一旦成功，将对人类造成巨大的伤害。国民党军统局和中共地下党都得知了日军的阴谋，双方决定不能让其得逞。在中国潜伏多年的日军间谍徐玉真（李颖饰）策划了二十多年前杨家家族的悲惨事件，如今他又要重演这一阴谋。杨兄弟从最开始的误解和猜忌，逐渐成为共同抗击敌人的战友……