1940年，中国成为了中日两国持续相持的主要战场，这也是反法西斯战争中最重要的一场战役。为了加快向中国发动进攻，日本军方密谋了一场骇人听闻的细菌战，他们决定加快细菌武器的研究。曾经在南京大屠杀中逃生的医生金深水，不幸流落到了日军在桃花镇设立的“保甲模范区”。在这里，金深水意外地救了一位生化专家白大怡，却由此卷入了一系列错综复杂的事件。桃花镇平静的表面逐渐被撕开，他们发现日军正进行着残忍的细菌人体实验，以及可怕的人脑控制药物试验。在党组织的帮助下，金深水巧妙地在狡猾如狐的敌人中游刃有余，多次冒着生命危险。最终，在同样怀有国仇家恨的女医生林婴婴的帮助下，金深水与新四军、游击队一起，成功消灭了桃花镇的日军，并揭露了日军利用人体进行细菌实验的罪行。此时，金深水不仅成长为一个具有爱国精神的青年，更成为了一名优秀的共产党员。