一九三七年十一月中旬，淞沪会战告终，上海落入日军控制。在动荡不安的街巷中，徐天(张鲁一 饰)与一位令他印象深刻的女子田丹(陶虹 饰)不期而遇。田丹外表似出身优渥，却在避难人流中与同伴失散，得益于徐天的及时援手方才脱困。这次相逢虽然短暂，但田丹的身影，连同她所佩戴的那条红色围巾，已清晰地留存于徐天的记忆里。就在同一天，徐天还参与组织了一次紧张危险的地下行动，协助我方地下工作者成功炸毁了日军的弹药运输船，并将载有重要药品的船只安全转移出去。徐天具备一种独特禀赋，能够辨识出寻常人难以注意到的细节与逻辑关联，然而这种能力也时常给他带来困扰。随着行动逐步展开，尽管徐天进行了周详安排，共同行动的同志仍相继献出生命。在将日军负责人影佐诱入预设圈套之后，运油船只最终发生爆炸。正因为拥有这种特殊才能，加之这个下午所经历的一切，徐天注定要卷入一连串非同寻常的事件之中，他原本平静的生活轨迹也因此被彻底改变。