1939年,东北辽河泛滥、南满遭灾,饿殍遍地。逃荒途中,生命垂危的姐弟俩关雪(杨幂 饰)和关凯被仗义出手的宋卓武(秦昊 饰)一力救下。两天后,土匪杀人抢粮,将三人冲散,三人从此生死天各一方,杳无音讯。
六年后,1945年,哈尔滨已是伪满的天下。关雪,现已摇身一变成为警察厅特务科科长。这一天,她突然接到当年参与杀害卓武的暴民的消息。赶到之时,暴民正与另一个浑身是血的小巡警殊死一搏。关雪这才猛然发现,眼前的这名小巡警竟是“死而复生的卓武!
当关雪喊着卓武的名字,小巡警宋卓文(秦昊 饰)才意识到,眼前的特务头子,竟阴差阳错地将自己认成了那个失散多年的双胞胎哥哥。惊喜交加的关雪赶紧把卓文接了回去,诚邀他加入特务科
一切来得惊喜又突然。原来,卓文是哈尔滨一名中共地下党员,党组织一直在寻找打入伪满特务机构的机会。眼前似乎正是一个好机会!但兄弟俩虽然相貌一致,却性格迥异:一文一武,卓文心思缜密、冷静睿智;卓武性格豪放、身手了得。更何况,他也丝毫不了解卓武与关雪的过往。
在党组织的准许下,卓文决定兵行险着,将错就错,以卓武的身份潜伏进入特务科。可关雪已不是曾经稚嫩的少女,多年的特工训练,使她开始步步试探这个“性情大变”的“宋大哥”。而特务科其他人面对眼前这个科长的“关系户”,也纷纷见雀张罗。
当宋卓文使劲浑身解数,终于取得关雪和日本高官的信任之时,警察厅特务科中,突然有人看见另一个长相一样的人,正大摇大摆地走在哈尔滨街头......