根據歷史真實事件改編而成的《重慶諜戰》，講述了抗日戰爭期間，國民黨政府為了破譯日軍密碼，邀請美國的密碼破譯專家雅德利加入自己的陣營，并創辦了“黑室”密碼破譯基地的故事。1937年，抗日戰爭全面爆發，南京失守，國民黨政府遷往陪都重慶。但日本空軍屢次轟炸重慶，中國軍民死傷無數。重慶政府決定建立中國的密碼情報機構。派遣特工秦驁去武漢搶奪人稱“密碼之父”的美國專家雅德利。在武漢，秦驁終于見到失散兩年的未婚妻扈渝雯，后者已經成為武漢中共地下黨員陸涯的妻子。秦驁的出現，打破了她這兩年平靜的生活。雅德利不肯去重慶服務。而武漢日軍也不斷派人暗殺雅德利。此時地下黨員陸涯接到上級任務，讓他協助重慶來的秦驁，將雅德利送往重慶。在執行任務的過程中，陸涯發現原來妻子渝雯竟然是國民黨特工。但陸涯仍堅持顧全大局，解救秦驁、渝雯于危難之中，帶著雅德利一起來到了重慶黑室。這個技術機構在國共合作的大背景下建立，陸涯、秦驁、渝雯、雅德利等人都加入了黑室。黑室眾人團結一心，在破譯日軍情報方面，屢有斬獲。但平靜的日子總是非常短暫，某日，黑室為了召開軍事會議而采用的最高級別的三A級密碼本被雅德利偷走，在黑室大老板唐大銘的安排下，陸涯奉命帶人追捕“叛徒”雅德利。但其實，這是唐大銘為了查出黑室中長期隱匿的內奸“獨臂大盜”而實施的“釣魚行動”。陸涯的同事李克江等人系數被日本人殺害，陸涯孤身逃出。由于只有陸涯一人生還，因此被黑室認定就是內奸“獨臂大盜”。陸涯不能證明自己的清白，只能孤身逃亡。秦驁奉命緊緊追捕陸涯。陸涯陷入危難，渝雯突然出現，以秦驁的性命相要挾，幫助陸涯逃脫。秦驁對陸涯的更加痛恨，發誓一定要親手捉住陸涯。陸涯和渝雯共同患難，二人重歸于好。陸涯和渝雯聯手，設計找出和“獨臂大盜”保持單線聯系的日本特工“四姐”。在尋找線索的過程中，陸涯意外發現唐大銘居然和四姐過從甚密。此時，黑室秘藏的三A級密碼本再度丟失，黑室陷入一片混亂。秦驁也發現唐大銘的行為有頗多疑點。于是秦驁主動和陸涯示好，二人互通消息，發現疑點都指向唐大銘。正當兩人欲聯手拿住唐大銘把柄之時，唐大銘突然遭遇暗殺。同一時刻，陸涯從日本人手中搶回了真正的密碼本。聽聞唐大銘已死，陸涯對秦驁產生了懷疑。此時一直以來被認為已經犧牲的李克江忽然出現。他行蹤詭秘，更加使局面撲朔迷離。其實，真正的獨臂大盜是秦驁。李克江死里逃生歸來，突然現身，在巨大的精神刺激下，秦驁向李克江承認了一切事實，并表明棄暗投明的決心，李克江相信了秦驁，為了讓秦驁能夠擺脫懷疑，日后可以對國家做更多有益的事情。李克江替秦驁頂下了內奸的罵名，并被秦驁親手殺死。雖然李克江作為“獨臂大盜”死去，但細心的陸涯還是發現了秦驁的種種可疑跡象，仍舊懷疑秦驁才是真正的獨臂大盜。但陸涯苦于無法找到證據。這時渝雯突然發生車禍，腦部受到重擊，失去了所有和陸涯的記憶，只記得自己曾是秦驁的未婚妻，并重新投入秦驁的懷抱。陸涯陷入痛苦之中。但其實這是渝雯的一個計策，她用自己來實施“美人計”，她成為秦驁的妻子，在朝夕相處的情況下艱難尋找著證據。歷盡艱險，渝雯終于找到了確實的證據。但緊接著，她差點被秦驁身邊安插的日本人奸細殺害，千鈞一發之際，秦驁出現，殺死了日本奸細，放走了渝雯。渝雯逃回黑室，從她帶回的證據中找出日軍方面有關SQ4的情報，SQ4是一種殺傷力巨大的病菌，日本要在重慶散發這種病菌，形成細菌戰。陸涯分析出秦驁可能早已棄暗投明。的確，秦驁早已成為埋伏在日本人身邊的眼線。為了保護中國人的安全，秦驁以犧牲自己的生命為代價，毀滅了所有SQ4。但在黑室的上級中仍然隱藏著日本奸細“千手觀音”。為了實施日軍喪心病狂的細菌戰計劃，“千手觀音”也不惜讓自己身染病毒，使得病毒繼續在重慶蔓延。陸涯挺身而出，與“千手觀音”同陷火海之中，保衛了重慶的安全……夕陽西下的天邊，懷孕的渝雯滿面淚水地看著烈烈焚燒著的火海，看著自己的愛人與敵人同歸于盡。1945年抗戰勝利。神州處處，都有英雄的斑斑血淚，無盡英魂。