1928年，伪满洲国的日本翻译伊丹英彦（仲村亨）离开中国情人丁慧（章子怡）返回日本，数年后他再回中国来到上海时，变身高级特务。而此时丁慧已成为地下抗日组织的成员，并与该组织首领谢明（冯远征）相爱。

正值抗日战争最艰苦的时期，普通农民吴应德（何政军饰）从日寇的活人实验中侥幸逃生，并由此加入八路军。在一次行动中，吴用自制的怪枪射杀敌军头目，其造枪才能和果敢胆识得到八路军修械所厂长任如坚（张光北饰）的