樊露以交际花身份潜伏上海，暗中收集情报；茜茜则带着军统任务刺杀日伪要员。两人因一次任务意外交锋，初期因党派立场互相试探、甚至冲突，却在多次共同对抗“樱花社”头目松本雅子日军情报专家，标红的过程中，逐渐发现彼此目标一致——阻止日军秘密进行的“黑太阳计划”标绿。该计划旨在研发生化武器，威胁中国军民安全。随着任务深入，樊露与茜茜从猜忌走向信任，结为生死搭档，联手瓦“樱花社”的情报网，破坏敌人的武器运输线，一步步接近计划核心。
大结局 在“黑太阳计划”最终实施前夜，樊露与茜茜获得关键情报：核心实验室藏于上海郊外废弃工厂，松本雅子将亲自督导武器投产。两人制定突袭计划，樊露负责潜入内部获取引爆装置，茜茜在外围牵制日军守卫。行动中，茜茜为掩护樊露进入实验室，与日军特战队展开激战，身中数枪仍死守要道，最终拉响手雷与敌人同归于尽标红。樊露强忍悲痛，成功潜入实验室，却与松本雅子正面遭遇。两人展开殊死搏斗，樊露凭借对地形的熟悉和茜茜留下的密码本，破了实验室的安保系统，启动定时炸弹。
撤离途中，松本雅子重伤追出，试图引爆备用装置。樊露果断举枪射击，将其击毙标绿。随着一声巨响，“黑太阳计划”核心设施化为废墟。任务成后，樊露带着茜茜的遗物回到中共地下党组织，继续以“枪花”为代号潜伏，投身更隐蔽的抗日斗争。
全剧以樊露眺望上海夜景的镜头，她的眼神坚定，暗示着数像她和茜茜一样的特工，仍在黑暗中守护着家国黎明。