十年内战期间，中共北平地下党员巩渭平受命在察哈尔抗日同盟军残部的独立营中发展党组织。由于叛徒的出卖，巩渭平确定的25名发展对象被捕并命悬一线。巩渭平只身“自首”试图换回为拯救25官兵的性命，然而却误中中统诡计。余雪瑶由于暗恋巩渭平而向其兄——身为中统副局长的余沁斋——求情释放巩渭平，余沁斋为收服巩渭平于是答应了其妹的请求，并设计了一系列圈套。
此时，巩渭平又接受了上级代号为烛光同志的秘密指示，令其打入国民党中统特务组织。为完成这一特殊使命，巩渭平不得不与深爱着的女友分手，并与余雪瑶结为夫妇。然而不久，烛光同志在一次意外中牺牲，巩渭平与党组织失去了联系，而且受命打入中统这一任务也成了再无他人知晓的秘密。面对这一现实，巩渭平毅然决然地选择了一条极其艰辛、曲折和痛苦的人生道路，并改名为巩向光，以明心志。
他利用新婚之夜，机智地铲除了地下党的叛徒，并在与日本特务的较量中立下功勋。余沁斋深知他仍然“身在曹营心在汉”，于是设计逼其范，从而使巩向光在党组织的眼中成了叛徒。巩向光痛不欲生，但为洗刷不白之冤、完成秘密使命，他独自忍辱负重，为党默默贡献。
抗战爆发后，巩向光调往中统渭城调查室任副主任。此时，其老同学秦剑正是中共渭城情报处负责人。巩向光以为就此可与党恢复联系，却不料竟成了地下党的锄奸对象。面对同志的敌意和锄奸行动，他无怨无悔，机智巧妙地暗中协助地下党将党中央急需的一批重要物资运抵边区。这使秦剑初步改变了对他的看法，他表示愿接受组织调查，以洗清不白之冤。秦剑则勉励他在敌营继续为党工作。
不久，周恩来途经渭城。渭城军统头目严锟及日本特务欲借机行刺。国军某战区副司令边国烈出于与周的师生之谊，命情报处长欧阳荷及巩向光负责周的安全。巩向光在欧阳协助下挫败了暗杀阴谋，使周恩来安然离渭，并协助八路军办事处查出内奸、消除了隐患。借此，巩向光再次请求重回组织，却令他大失所望。
此时，在国军高层中开展统战工作的八路军少将从戎突然失踪，边国烈令巩向光调查此案。巩向光抓到了真凶，并巧妙地将证据提供给地下党，使蒋介石的阴谋公之于众。事后，巩向光又向秦剑提出重新入党的要求，结果又使他陷入深深的痛苦之中。
军统对渭城地下党情报工作的威胁日益严重，巩向光一次次冒着危险使地下党化险为夷。鉴于巩向光的特殊贡献，地下党同意安排他赴延安一诉隐情，以便回到党的怀抱。就在欣喜之际，边区形势骤变，延安之行只得搁浅，巩向光又一次承受着命运对他的捉弄。但他在此期间，仍然清除了隐藏在地下党中的内奸，并协助地下党完成了一项又一项任务。
不久，最了解、信任巩向光的秦剑不幸被捕牺牲。巩向光洗刷不白之冤和回归组织的希望变得十分渺茫。在近乎绝望之中，他凭借着对信仰的坚定信念和执着追求又一次坚强地挺了过来。
巩向光在渭城的所作所为一起受到中统头子余沁斋的监视，同时以受到中统内部及军统特务的怀疑。在余沁斋秘密试探他未果之后，渭城军统头目严锟的密报却把他送进了重庆监狱。就在蒋介石下处决令的前夕，欧阳荷的全力营救使他得以重生。
回到渭城后，巩向光离开了中统系统，成为边国烈手下的一名参谋。他不顾个人安危，机智地将胡宗南、边国烈进攻延安的军事行动计划，传送到延安，为保卫党中央立下功勋。
渭城解放前夕，他又利用敌人内部矛盾巧妙地获取了全部特务潜伏名单和破坏行动计划，挫败了特务们逃离前破坏渭城重要设施和潜伏破坏的阴谋。
巩向光的情况反映到延安后，经中央调查和批准，终于使他实现了多年的夙愿，重新回到党的怀抱。
本片将个人命运与民族解放斗争结合在一起，将悲欢离合、忍辱负重的个人情感与矢志不渝、顽强执着的信仰追求交织在一起，呈现给人们一个情节紧张、悬念丛生、波澜壮阔、引人入胜的动人故事，为人们讲述了一个中共地下党人的特殊人生，展示了一颗伟大灵魂的心路历程。
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