1937年，中日淞沪之战全面爆发，因为中国军队的顽强抵抗，日军陷入困境。战场局势空前激烈，一度陷入胶着状态。战火一直僵持了到了十一月，中日双方仍然难解难分。

南洋青年言少白（贾乃亮 饰）背负使命带着伙计元宝（李晟 饰）一同来到战火纷飞的上海，这晚睡梦中的少白突然惊醒，听着屋外隆隆的炮声，他心中充满了焦虑与不安。出门一看，大街上一片混乱，人们拖家带口纷纷外逃。严少白回到家心情低落，这时元宝匆匆进门，追问言少白刚才去了哪里，表示很担心他的人身安全。看到严少白心不在焉的模样，元宝忍不住提醒他，别忘了此次来上海的目的。少白闻言精神一振。此时在城市的另一端，兵棋推演专家萧斯宇（秦昊 饰）推门进屋，屋内灯火通明，桌子上摆着一个巨大的沙盘，沙盘上罗列着纵横交错的棋局，其中的一方是中国军队，而另一方代表了日本军队，萧斯宇手持长杆不断的推演棋局，以此来推演战况的诡谲变化。

繁华的上海车水马龙一名中共地下党员，秘密的来到接头地点寻找上线老潘，老潘面带忧色的告诉她，有个日本的兵棋高手即将来到上海。虽然他是被贬到中国的，但是他的兵棋技能非常高超，会对今后的战局造成不利影响。因此，组织上要求立刻锁定和盯紧他。老潘告诉韩她，过一段时间会有一个苏联回来的特工与她联系，具体的行动需要听他安排。

此时，日本兵棋专家加藤博文（刘奕君 饰）独自来到上海，他在街头询询问去虹口的路线，敏锐的他突然发现有一个苏联人正在悄悄的跟踪和监视自己，便叫住旁边的一个黄包车，想要坐上黄包车摆脱跟踪。谁知言少白和元宝刚好也叫住了这辆黄包车，看到加藤博文脸色焦急，少白也注意到了远处的苏联人，便立刻把黄包车让给了加藤。加藤博文下车后，少白追问为什么刚才那个苏联人要追杀他。加藤博文掩饰说，自己是一个生意人，和那个苏联人有生意上的纠葛，说完便要离开。少白却一把拉住他，并且根据他身上的气味，判断他不是来自上海就是来自日本。加藤博文不愿泄露自己的身份，便掩饰说自己是台湾人，随后他便急匆匆地离开，可是刚走出两步，却又跑了回来。原来前方也出现了一个苏联人，看到后面的苏联人也追了上来，加藤博文只好拉着少白和元宝在旁边的巷子里躲了起来。热心肠的元宝决定再次出手相助，他捡起一个石子，随手在地上画起来棋局，并且根据棋局推演逃跑的计划。加藤博文对于少白的推演能力很感兴趣，便问长问短，却被元宝打断。在少白的精密推演下，加藤果然轻松的摆脱了苏联人的追踪。

当晚少白和元宝一起来到大世界，夜场准备问问何阿三的下落。可是他的桀骜不驯，惹怒了大世界的老板。少白提出要跟老板打赌，赌约是自己三十秒之内，能够从密封的箱子中逃脱。老板粗暴地打断了少白的提议，并且要驱赶他离开。这时上海的武皇后韩依依（隆妮 饰）翩翩而来，她劝说老板给少白一个机会。看在韩依依的面子上，老板答应让少白上台试一试。

少白潇洒的走上舞台，让侍者用锁链将自己捆绑起来，再安上定时炸弹，最后将自己锁在箱子密不透风的箱子里。五台下的众人眼睛一眨不眨地紧盯着台上的箱子。随着时间的推移，爆炸声响起，台上硝烟弥漫。元宝首先冲上舞台，却找不到少白的影子。她一回头，却发现少白居然出现在韩依依的背后，并且微笑的解释自己是运用自己的数学推理能力安全脱身的，对于少白所展现的过人的才智，韩依依赞叹不已，说完便翩然离开。老板兑现了承诺，告诉他何阿三的住处。可是当两人赶到后，看到了残垣断壁，满目狼藉。随后两人四下寻找，终于在一堵墙后看到了浑身是血，奄奄一息的何叔。但是不等少白表明来意，何叔已经回天乏术，看到被战火摧残的何叔，少白心中悲痛不已。突然，隆隆炮声响起，原来日本人的坦克开了过来，一阵狂轰乱炸。少白一路飞奔，逃到了法租界。却在这里遇到了自己儿时的朋友现在的法租界探长雷虎。

此时，南京国民政府情报委员会主任黎农，正在办公室里接待情报委员会副主任的徐志。谈到当前的战局，徐志面色担忧。接着他告诉黎农，代号为巨鲸的同志在兵棋推演方面有所突破，所以他决定亲自去一趟上海。他没有想到与此同时上海特高科的小野中佐得到徐志会前来上海情报，他下定决心，这次一定要擒获徐志。