一九四五年七月二十六日，美国、英国与苏联共同发表《波茨坦公告》，向日本政府发出最后通牒，敦促其无条件投降。次日，日本首相铃木贯太郎公开声明，拒绝接受《波茨坦公告》所列条款，日本由此陷入战争的绝境。此时日本败局已定，苏联军队已完成部署，准备向中国东北地区进军，以彻底歼灭日本关东军。国民党、苏联以及共产党等多方力量，均在伪满洲国滨江省一带积聚实力。日军则仍在进行最后的抵抗。
同年冬季，俄罗斯雅克思城的中共驻地内外景象迥异：室外寒风凛冽，室内却气氛热烈。中共抗日将领李一峰(于毅 饰)正在练习闭气，部下于龙前来通报，苏联卡萨果夫将军要求与他见面。于龙推测，此次召见很可能意味着上级已决定派遣他们返回哈尔滨。李一峰随即前往面见卡萨果夫，确认了返回东北的安排。卡萨果夫指出，日军构筑的所谓“东方马奇诺防线”全长约一千七百公里，包含十七处军事要塞，其地下设施涵盖仓库、弹药库、发电站及通信系统等。当前要进攻东北、歼灭关东军，最关键的任务在于获取布防图，以确定所有要塞的具体位置。这份布防图现存于哈尔滨日军司令部内，而该司令部所在地原是哈尔滨高级中学——李一峰的母校。全军之中，无人比李一峰更熟悉该处地形。卡萨果夫此次邀请李一峰前来，正是代表苏方与中共共同委托他返回哈尔滨，夺取日军的布防图。
卡萨果夫说明，李一峰需要立即执行两项任务：第一是渗透至日军哈尔滨司令部，设法取得“东方马奇诺计划”，从而明确防区布置，并及时将情报传递至苏联军队；第二则是在滨江解放后，李一峰将被任命为滨江卫戍司令部副司令，该司令部将设立于哈尔滨。然而，李一峰经过反复考虑，认为自己难以承担此项任务，同时也不愿返回哈尔滨担任滨江卫戍副司令一职。卡萨果夫明白，以李一峰孤傲的性格，自己难以说服他，于是退后一步，请出了另一人。
此人是中共抗联政委刘力，也是李一峰生死与共的战友。但即便好友出面，李一峰依然没有应允返回哈尔滨夺取布防图。刘力随即以党中央的决定不可违抗为由，向李一峰施加压力，强调他必须返回哈尔滨执行任务。在刘力软硬兼施的劝说下，李一峰最终同意返回哈尔滨，执行党的命令，期限直至六个月后党中央与其顺利交接滨江相关事宜为止。
另一方面，国民党高级军官丁丰(王劲松 饰)与其义女苏莎(张芷溪 饰)在一处咖啡馆会面。丁丰指示苏莎获取日军绝密文件，并强调只能进行拍照。他将行动计划写在一张纸上，包裹于玫瑰花中递出。苏莎心领神会，二人随后不着痕迹地各自离开。当天深夜，在滨江日军司令部内，苏莎已乔装成一名日本女子，潜入小松少佐的房间。小松少佐因醉酒将苏莎误认作自己熟识的凌子，并向她倾诉近日关东军战败导致日本国际声誉受损的苦闷。苏莎假意安慰，趁小松少佐醉倒睡去后，打开房间内的保险箱，取出绝密文件进行拍摄。
刘力与李一峰谈妥后，二人一同饮酒。席间李一峰透露，自己之所以未轻易答应卡萨果夫，是希望以接受任务为条件，换取卡萨果夫多提供几箱通讯设备，从而减少前线士兵的伤亡。刘力得知他的真实想法后，对李一峰深表赞许。酒至酣处，李一峰饮酒过量，刘力劝其节制。李一峰从旁取出一只布包，神情黯然地表示，自己之所以饮这么多酒，是为了纪念一九三八年在雅克思牺牲的一百多位弟兄。布包中装的是弟兄们遗体旁的泥土，李一峰唯有在饮酒后难以入眠时，才能清晰地回忆起那些亲爱的战友，终生不忘日军残忍杀害他们的场景。情绪涌动之下，李一峰再也抑制不住悲伤，涕泪交加地向刘力哭诉弟兄们临死前的遗言。刘力静静倾听，随之共同陷入沉重的回忆之中。
苏莎携带照相机再次与丁丰在咖啡馆会面。二人均已获悉抗日名将李一峰即将返回的消息。丁丰要求苏莎以日常身份接近李一峰，竭尽所能获取其信任，从而探得中共与苏联之间的秘密。雅克思火车站内，剃须后身着戎装、英气凛然的李一峰与下属于龙一同登上火车，踏上返回哈尔滨的旅程。此时的苏莎，通过窃取一名俄罗斯男性乘客的车票，也顺利进入了车厢。李一峰和于龙刚进入密闭的卧铺车厢，便迅速脱下军装。他们判断此行可能已暴露行踪，日军很可能在火车上设下埋伏。二人随即换上列车员与普通乘客的服装，开始展开行动。
火车在凛冬的轨道上平稳行驶，窗外是连绵的雪原与稀疏的林木。车厢内光线昏暗，空气混杂着烟草、皮革与陈旧布料的气味。李一峰与于龙分开行动，于龙以列车员身份在走廊巡视，李一峰则扮作普通旅客，坐在靠窗的位置观察周围动静。乘客形色各异：有裹着厚棉衣的农民，有面色疲惫的商人，也有低声交谈的俄国旅客。李一峰的目光掠过每一张面孔，试图从中辨识出可能潜伏的日伪特务。
与此同时，苏莎在另一节车厢安顿下来。她换上了一身素雅的棉旗袍，外罩呢子大衣，手中捧着一本俄文小说，姿态娴静如寻常旅客。她的座位恰好靠近车厢连接处，便于观察来往人员。透过书本的边缘，她留意到李龙从过道经过，虽衣着普通，但步伐稳健、眼神锐利，显然受过严格训练。苏莎心中暗记，表面仍不动声色地阅读。
夜深时分，火车驶入一段荒僻山区。车速渐缓，窗外漆黑一片，唯见远处零星灯火。于龙在检票时发现两名男子形迹可疑：他们虽穿着中式棉袄，但脚上的皮鞋款式与本地百姓常穿的布鞋或毡靴不同，且二人双手虎口均有厚茧，似是长期持枪所致。于龙不动声色地继续检票，随后向李一峰发出暗号。
李一峰接到信号，起身走向车厢末端的洗手间。于龙已在转角处等候，低声汇报情况。李一峰指示于龙继续监视，自己则准备伺机试探。他返回座位时，故意将一枚硬币掉落在地，弯腰拾取时迅速扫视那两名男子的腰间——虽衣物宽松，但隐约可见硬物轮廓，极可能是手枪。
列车忽然一阵颠簸，灯光闪烁数下后熄灭，车厢陷入短暂黑暗。乘客中响起轻微骚动。就在这片刻之间，李一峰听见不远处传来极轻微的金属摩擦声——是枪械保险被打开的声音。灯光很快恢复，那两名男子仍坐在原处，但其中一人的手正从衣襟内缓缓抽出。
李一峰意识到行动必须提前。他起身走向那两人，用当地方言询问是否见到一只遗失的怀表。其中一人抬头，眼神警惕，生硬地回答未曾看见。李一峰注意到对方口音带有明显的关东腔，且右手始终插在衣袋内。他佯装道谢，转身时向于龙微微点头。
于龙随即以列车员身份走近，称接到通知需检查行李以防易燃物品。那两名男子对视一眼，勉强打开随身包裹。于龙翻查时，李一峰已悄然移至车厢门侧，封住去路。就在其中一名男子突然伸手入怀的瞬间，于龙猛地按住其手臂，李一峰同时上前制住另一人。搏斗短暂而激烈，但很快平息。两名特务被缴械捆绑，押往行李车厢暂时看管。
经初步审讯，二人承认受哈尔滨日军司令部指派，潜伏列车伺机刺杀李一峰。他们并未掌握李一峰的具体车厢，仅知他可能扮作普通乘客。李一峰判断，日军虽知其返哈，但情报并不精确，这对后续行动相对有利。
苏莎在骚动发生时始终垂目阅读，直至动静平息才抬眼望去。她看见两名男子被带走，心中明了李一峰已化解一次危机。这让她对李一峰的警惕与好奇同时加深。列车继续前行，天色渐亮。苏莎合上书，望向窗外泛白的雪野，思绪纷繁。她深知自己肩负的任务复杂而危险，不仅要从日军手中获取情报，还需接近这位敏锐的中共将领，而后者显然并非易与之辈。
清晨时分，列车停靠在一个小站。月台上挤满了上下车的旅客、小贩与搬运工。李一峰与于龙利用停靠时间下车活动，同时观察是否有新的可疑人员上车。苏莎也随人流走下火车，在月台边的茶摊买了一杯热茶。她注意到李一峰站在车厢旁，虽衣着朴素，但身姿挺拔，目光如炬地扫视人群。苏莎低头吹茶，心中筹划着如何自然地与他产生交集。
汽笛长鸣，列车即将启动。乘客们匆匆返回车厢。苏莎在登车时故意踉跄了一下，手中茶杯倾洒，茶水溅到身旁一位旅客的衣角——那人正是李一峰。苏莎连忙道歉，取出手中绢帕欲擦拭。李一峰侧身避开，简短表示无妨，目光在苏莎脸上停留一瞬，随即转身上车。这短暂接触中，苏莎捕捉到他眼中一闪而过的审视，而她温婉歉意的神态似乎未引起过多怀疑。
列车再次开动。苏莎回到座位，指尖无意识地摩挲着绢帕。她知道，第一次接触已完成，虽微不足道，但至少让李一峰对她有了初步印象。接下来的旅程，她需要更多这样的“偶然”。
李一峰在座位上闭目养神。方才那位女子的意外之举，他并未完全忽略。在敌我难辨的局势下，任何巧合都值得留意。他回忆那女子的容貌举止：约二十五六岁，衣着得体，俄语流畅，但口音中略带本地腔调；道歉时神态自然，但递出绢帕的动作略显刻意。李一峰将这些细节存入心底，面上仍平静无波。
于龙低声汇报，从两名被捕特务身上搜出的证件显示，他们隶属于哈尔滨日军特高课，此次行动代号“猎枭”。此外，还有一张模糊的照片，似乎是偷拍的李一峰在雅克思的旧照。李一峰接过照片端详，照片中的自己身着便服，正与刘力在驻地外交谈。拍摄角度隐蔽，应是远距离偷拍。这说明日军情报网络已渗透至雅克思，其威胁不容小觑。
列车持续向东行驶，距离哈尔滨越来越近。车窗外，雪原逐渐被农田和村落取代，偶尔可见战争留下的残垣断壁。乘客们的交谈声也渐渐压低，仿佛越接近哈尔滨，空气越显凝重。李一峰知道，前方的挑战远不止火车上的特务。日军司令部、东方马奇诺防线、布防图……每一项任务都关乎战局走向，也关乎无数生命的存亡。
他想起刘力送别时的话：“此行艰险，但唯有你能胜任。”李一峰当时未多回应，只握了握战友的手。此刻在颠簸的车厢中，他再次摸了摸怀中那只装着泥土的布包。冰冷的触感透过布料传来，却仿佛带着逝去弟兄们未尽的温度。他睁开眼，望向窗外飞速倒退的景色，目光坚定如铁。
苏莎在另一节车厢，同样思绪万千。她取出丁丰给的微型相机，检查其中已拍摄的日军文件照片。图像清晰，内容涉及关东军在滨江地区的部分兵力调配。这份情报需尽快传递，但丁丰指示她首要任务是接近李一峰。她将相机藏回暗袋，脑海中反复推演各种可能的情景：如何制造再次相遇，如何建立信任，又如何在不暴露自身的情况下获取情报。她深知这是一场危险的博弈，每一步都需慎之又慎。
午后，列车广播通知即将到达一个大站，停车时间较长。李一峰决定与于龙在此站下车，换乘其他交通工具，以摆脱可能存在的后续追踪。二人收拾好随身物品，准备趁乱离站。
苏莎透过车窗看见站台上拥挤的人潮，意识到这可能是一个机会。她亦起身，拿起随身行李，随人流走向车门。她打算跟随李一峰出站，再寻找合适时机“偶然”同行。
月台上人声鼎沸，小贩叫卖，旅客奔忙。李一峰与于龙迅速融入人群，朝出站口移动。苏莎保持一段距离跟随，目光锁定二人的背影。就在即将出站时，前方突然出现几名黑衣男子，看似寻常接站者，但目光不断扫视人群，手中还拿着照片比对。
李一峰立即察觉异常，拉住于龙拐向一旁的货运通道。苏莎见状，也转身走向另一个方向，避免引起注意。黑衣男子们似乎并未发现目标，仍在原地张望。
货运通道内堆满木箱货包，光线昏暗。李一峰与于龙快步穿行，直至一处僻静角落才停下。于龙低声道：“看来不止一批人在找我们。”李一峰点头：“日军、国民党、甚至本地势力，都可能在此布网。我们需分头行动，你按原计划前往联络点，我另寻路径进城。”
二人简短商议后，于龙先行离开。李一峰则脱下外套翻面穿上，戴上兜帽，改变装束后重新混入人群。他并未直接出站，而是买了一张短途车票，登上另一列即将开动的慢车。
苏莎在站外绕了一圈，未再见李一峰身影。她略作思索，走向车站旁的一家小旅馆，用假名登记入住。房间简陋，但窗户正对车站广场。她放下行李，伫立窗前观察。她知道，李一峰这样的职业军人，绝不会轻易暴露行踪。与其盲目追踪，不如静观其变。
黄昏降临，站前广场灯火渐亮。苏莎看见于龙独自走出车站，乘上一辆马车离去。又过了约一小时，一个戴兜帽的身影从车站侧门闪出，迅速消失在巷弄中——虽未看清面目，但那身形步态，苏莎确信是李一峰。她记下方向，决定明早再循迹探查。
夜幕笼罩哈尔滨。这座冰城在战火阴影下依旧运转，街道上灯火稀疏，行人匆匆。李一峰穿过熟悉的街巷，母校哈尔滨高级中学——如今的日军司令部——的轮廓在夜色中森然矗立。他驻足片刻，目光掠过那栋建筑，随后转身没入更深的黑暗。
他知道，夺图之战，此刻才真正开始。而在他未曾察觉的角落，苏莎也已悄然进入哈尔滨，如同一道暗影，缓缓向他靠近。多方势力的棋局在此展开，每一步都关乎生死，关乎胜利，也关乎这片土地未来的命运。
李一峰留守于车厢内部，于龙则手持暖瓶在列车各处巡视，试图发现可疑人员。当李一峰与于龙正在商议后续行动方案时，苏莎提着行李箱走进了包厢。李一峰流露出些许不悦，要求苏莎前往其他车厢，但苏莎执意停留在此节车厢。与此同时，隔壁车厢内经过伪装的日本特务已经展开行动，正使用听诊器窃听李一峰和于龙所在位置的动静。李一峰察觉到异常声响，迅速将身旁的苏莎揽入怀中并卧倒，于龙则在对面朝隔壁方向开枪射击，隔壁特务也随即向于龙开火还击。双方持续交火，致使整节列车陷入极度混乱。李一峰借助混乱局面带领苏莎撤离车厢，此时日军第二名特务从其他位置赶来并开枪射击，子弹击中了李一峰的胸膛。于龙仍在车厢内与另一名特务进行枪战。