天津富商顾汉森收养了两个义子，廖思成和方天翼，他们和顾汉森的亲生女儿顾婷一同长大，彼此之间相处十分融合，情谊深厚。这廖思成从黄埔军校毕业后，就前往日本东京士官学校学习，在那里结识了大岛由美，成了恋人关系。
罗斌突然回来，他告诉方天翼这次回来是要除掉投靠日本人的陆军中将王汉生。他要方天翼搞一张日租界的通行证，方天翼说没问题，他以带路为由要求一起去，斌哥只好答应了他。由于事先方天翼搞到了王汉生在日租界的藏身之处，罗斌三下五除二就干掉了王汉生。然后和方天翼默契配合，干净利索地杀退鬼子的追兵，坐上方天翼准备好的汽车全身而退。
廖思成的父亲廖明生因泄露日本人土肥原贤二走私军火的消息遭暗杀身亡。顾汉森听后大惊，他吩咐方天翼马上把这件事情搞清楚。廖思成刚从日本归来，得知父亲逝世犹如晴天霹雳，他简直不敢相信这是真的。顾汉森告诉廖思成，是日本人干的。廖思成跪在父亲的遗像前，发誓一定驱尽日寇，血刃凶手。
廖思成方天翼在戏院刺杀土肥原贤二，被誉为特工之王的山口一男察觉，在他的掩护下土肥原贤二侥幸逃脱，廖思成和方天翼被闻讯赶来的警察带走。顾汉森从警察局长朱子宇处得到廖思成和方天翼即将引渡到日本租界，以及时间和路线，通知句容的洪宝顺带人打算在押解的路上把他们劫下来。方天翼在牢中假装犯病，诱骗看守前来，出其不意将牢狱制服，然后和廖思成一起逃出监狱。
廖思成在地下党老李的安排下，带方天翼和顾婷婷离开天津前往南京。临行前顾汉森前来给他们送行，并送来枪支和经费。在南京廖思成进入复兴社特务处，方天翼和顾婷婷去了特训班。方天翼在特训班表现突出被戴笠看中，加入特务处被派往上海执行任务。在一次刺杀共产党的叛徒乔宏顺时，首次亮出“黑狐”的代号并得到戴笠的认可。
张孟复，原江西省督军，不久前投靠了伪满政府。在土肥原贤二的介绍下，被任命为沪宁第二集团军总司令，并拨给他七百万军费，命他赶往华东地区，收集旧部、勾结帮会、策动驻军，他携带七百万军费已经来到了上海。方天翼接到命令，在一周内干掉他，军统上海站的俞梅全力配合方天翼的行动。
经过缜密侦查，方天翼持假证扮日军小野以检查保卫为由，进入张孟复房间，杀死四名保镖，开枪打伤张孟复，逼他交出军费。在拿到银行保险柜钥匙后将其击毙。安全撤离后来到大和银行，接着他又用小野的身份令服务员把张孟复的钱全部取出，送到领事馆，说完他转身离开，上了在外等候俞梅的车。
他叫俞梅把车后退二十米，俞梅不解：“为什么？”“赌赌看，等赌赢了，我带你去法国俱乐部。”，他话刚说完土肥原贤二手下松下健便匆匆带人赶到了银行。而那个女服务员提着一个大皮箱从银行走了出来。他叫俞梅跟上她，在前面截住那个女服务员，方天翼接过她手中的皮箱：“回去吧！”，接着又吩咐她不要把这件事告诉任何人，这样对她有好处。女服务员：“谢谢小野先生！”
方天翼因没能保护住中共叛徒徐达，军统以擅离职守，致使徐达遇刺身亡，被军事法庭判处有期徒刑十年。两年后，1937年8月13日，“淞沪战役”打响。鉴于上海形势吃紧，戴笠把方天翼从狱中提出，命令他马上赶往上海，加入苏浙特别行动委员会别动队，任第五支队队长。在上海，第二大队队长顾婷婷和第一大队队长俞梅迎接方天翼，他们一起去看望了已是苏浙行动委员会的委员顾汉森。
俞梅提供，日本的三菱银行和三井洋行的仓库里，存放有大量的枪支弹药，方天翼和洪哥带人神不知鬼不觉地将军火全部劫走，并带队参加了掩护国军撤退的战斗。朱子宇向戴笠告密，廖思成是共产党，戴笠下令秘密监视廖思成。同时命令他联合方天翼去南京的灵谷寺寻找十六号密令图纸，实施十六号密令，炸毁南京城。
土肥原为了找回满洲皇帝傅义从运出来的十几箱清宫珍宝，制订了一个樱花计划。密派女特务松本雅子乔装成逃难的学生接近廖思成和方天翼。在向南京灵谷寺进发的途中，解救了正与鬼子激战的王富贵和几个残兵。这个王富贵是当年参与过劫取那批珍宝中的土匪。因当时被派出去送信，回来才发现其他土匪全被鬼子剿灭，后来他投奔国军混了个连长。为了保险起见，土肥原又派遣一名高级特工混进难民中，正当鬼子枪杀这群难民时，被廖思成一众人救出这个化名“叶山”松尾振雄的日特。
廖思成带雅子进城已久不见动静，方天翼决定进城去探听消息。在南京站联络点遇上周墨浩的联络员王文渊，他告诉方天翼周墨浩已当上南京治安维持协会会长，方天翼说呆在这不安全，叫王文渊跟他一起走。廖思成的一举一动被雅子用密信传给山口一男，最后他决定去灵谷寺和方天翼他们汇合。
当廖思成他们赶到灵谷寺时，鬼子得到消息抢先一步到达，正在那里枪杀寺庙里的和尚。廖思成等人救出身为军统特工的智善大师在撤离时，被追赶而来的鬼子击中智善大师，他用手在头顶比划了几下，咽下最后一口气。王富贵在掩埋智善大师时，发现他手捏住布衣里有一块白绢，上面有许多文字，这正是他想要的东西。他嘱咐手下刘根彪不要声张，等拿到宝藏后带上许二柱和刘根彪去关外享福去。
雅子告诉来接头的鬼子，廖思成身边的那个方天翼就是黑狐。方天翼早就注意到了雅子和叶山可疑，他多次提醒廖思成和王富贵小心防范。现在唯一知道珍宝和十六号密令图纸下落的智善大师死了。他决定去挖开埋葬智善大师的坟查看，果然不出所料，智善的衣袋是被人解开过，因此他断定东西一定是被王富贵拿走了。
廖思成和方天翼意外从一个照相馆老板被日军追杀，临死前将两卷南京大屠杀的胶卷交给他们。重庆方面指示，尽快把胶卷送到上海。大岛由美，共产国际反战联盟成员，大岛茂将军的女儿，廖思成的恋人。方天翼利用大岛由美的特殊身份，由沈晗扮作由美的司机将胶卷带出城再送往上海。日本鬼子在南京大屠杀的丑恶罪行，得以在全世界曝光。
方天翼为寻找十六号密令的图纸，带青帮去劫狱救冯老大，被鬼子发现。为掩护冯老大和青帮撤离，自己留下掩护时中弹负重伤，危急关头被俞梅及时赶到救出方天翼驱车出城，后转移到句容洪哥处疗伤。方天翼在养伤期间，向俞梅提出他要加入共产党。
方天翼伤好后找到冯老大，才知道十六号密令图纸被藏在一个方盒内，如果强行打开图纸会自燃而毁，他把一个钥匙交给了方天翼。最后方天翼叫王富贵交出盒子，用钥匙打开，取出图纸撕毁。
俞梅为救营救被松下健绑架的顾婷，与松下健众鬼子发生枪战，不幸中弹牺牲。方天翼为俞梅报仇，只身杀了松下健。但被赶来的鬼子用枪击中，幸亏廖思成王文渊等率人及时赶到，击退鬼子救起，方天翼又一次送到洪哥处抢救。廖思成和大岛由美来看望方天翼，代表组织宣布他已被批准加入共产党，顾婷也表示要参加共产党的组织。
朱子宇被山口一男秘密抓捕后叛变，他交待了军统潜伏在日军内部的“野狼”行踪。山口一男因小野的死怨对松本弥二恨在心，当松本弥二劫持他心爱的由美时，他开枪杀死了松本弥二，并要由美转告方天翼：朱子宇叛变，野狼是警察局局长陈连石。之后，山口一男神秘消失。
雅子为报复由美，本想暗杀她时被廖思成发现，他用自己的身体挡住雅子射出浸过毒的子弹，在医院逝世。方天翼奉戴笠之命，除掉了朱子宇。坂田之助大佐闻讯后大惊，他下令松尾振雄和松下雅子立即干掉方天翼。
由美传达上级的通知，命方天翼王文渊等人和洪哥赶往句容，率领部队前往苏皖边界进行整编。洪顺宝被任命为新四军新编一团团长，方天翼任副团长；顾婷前往新四军军部报到。新一团成立一支黑狐突击队，由方天翼兼任队长。新四军突围后，众多伤员急需盘尼西林救治，方天翼进城找由美弄药，不料发生意外。
原中共特科二科负责人铁力被宪兵队逮捕后叛变，他向坂田之助供出大岛由美曾在他手下工作过，由美因此被捕。山口一男密见方天翼，告诉他由美已被捕。方天翼去青帮找冯老大弄药，却不料叶山现摇身一变成了青帮老大。罗斌突然现身揭穿他日本特务的身份，救了方天翼和王文渊的命，松尾振雄被方天翼当堂杀死。
罗斌方天翼在解救大岛由美和陈连石时，落入坂田之助设计的陷阱。千钧一发之际，山口一男突然拔枪劫持坂田：“黑狐拜托了！”，松下雅子突然拔枪向由美射击，山口一男扑向由美，侧身倒下之际，一枪击中雅子眉心。方天翼罗赋同时举枪反击，铁力被击毙、混战中山口不幸中弹身亡，陈连石为掩护方天翼等人撤退而牺牲。方天翼等人在青帮的掩护下，坐上王文渊接应的汽车，冲出鬼子的包围圈。
罗斌带着由美离开上海，王文渊在青帮的帮助下，带着药品返回部队。
日军陆军军部在上海举行庆典宴会，围剿新一团的日军头目浅田决定参加。他知道方天翼一定会来，便找坂田之助商议对策，坂田表示：放心，上海就是他们最后一站。方天翼率领他的团队如期出现，横扫整个宴会厅，浅田、坂田双双毙命，方天翼带队从容撤离凯旋而归。
