抗戰(zhàn)勝利前夕，潛伏在軍統(tǒng)的中共地下黨員歐孝安（黃景瑜 飾）從日軍生化毒氣研究所監(jiān)獄中成功越獄，途中受重傷昏迷，被中國遠征軍發(fā)現并救走。蘇醒后的歐孝安發(fā)現自己喪失了在監(jiān)獄近四年的記憶。歐孝安以四年前記憶的終點為起點，撿拾零星記憶，秘密調查并意圖揭露日本間諜黎少堂（馬思超 飾）的罪惡嘴臉。期間，他與中共地下黨員覃墨卿（辛芷蕾 飾）從相互質疑、試探，到聯手合作，找到了日軍生化毒氣研究所，抓獲了日軍情報司令長官大橋和野。抗戰(zhàn)勝利后，國民黨準備全盤接收日軍生化毒氣研究所遺留的“人、財、物”，為日后與中共作戰(zhàn)做準備。歐孝安獲悉了這個情報并粉碎了這個惡毒計劃，同時揭露了黎少堂日本間諜的真面目，在中共地下黨內代號為“孤星”的歐孝安終于回到了黨組織的懷抱。
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