故事开篇，公共租界发现赵天成尸体，现场留有神秘符号。陈雷深入调查时，遭遇日本特务松井的阻挠，同时结识了身份不明的报社记者苏婉。两人在追查线索中发现，赵天成的死与一批失踪的黄金有关，而这批黄金正是国民党军统筹备的抗日物资。
随着调查深入，陈雷发现苏婉实为中共地下党员，她的任务是阻止黄金落入日军之手。两人从互相试探到联手合作，逐步揭开日本宪兵队的“樱花计划”——利用黄金资助汪伪政权，同时窃取上海防御工事图。关键证人周副官的被杀，将线索指向赵天成的商业伙伴李默涵，而李默涵背后正是松井操控的特务网络。
高潮部分，陈雷与苏婉潜入码头仓库，与松井的别动队展开枪战。危急时刻，军统特工张副官现身支援，三方势力在仓库内形成对峙。最终，陈雷识破李默涵的伪装，揭露其双重间谍身份，黄金被成功转移。但松井逃脱前炸毁仓库，苏婉为掩护陈雷中弹牺牲。
结局中，陈雷带着苏婉的遗物加入抗日队伍，而上海的迷雾并未全散去——松井的“樱花计划”虽受挫，日军的更大阴谋仍在酝酿。剧集以黄浦江的暮色收尾，暗示着这座城市在乱世中的命运沉浮。