1931年，1月16日。上海。地下黨員蔡博真(侯明昊 飾)走進一幢大樓，穿過幾個房間，進入一間書房。蔡博真走到書架下面，找到一本書，拿到了情報，讀完內容后付之火炬。國民黨不得人心，引起全國民眾抵抗。許多青年男女上街喊口號，高喊打倒國民黨。官方派出了警察鎮壓青年男女，伍仲文(張雪迎 飾)在混亂中甩掉了警察，跟蔡博真匯合。倆人同是地下黨員，彼此早已心生愛意。然而，倆人還未正式相戀，雙雙被黨內的叛徒出賣，落入到了國民黨反動派手里。國民黨并沒有因為伍仲文是弱女子而網開一面，而是按慣例對伍仲文用了刑。伍仲文受盡非人的折磨，頭破血流，身上全是血液。反動派勸說她招供，但她面不改色一口回絕。她認為自己身上有舊傷，就算舊傷好了，還會有新傷。身為地下黨員，就要習慣經常受傷。在另一間牢房，蔡博真也被反動派折磨得不成人形。他跟伍仲文一樣，寧死不向國民黨投降。反動派高層惱羞成怒，派人押伍仲文在內的數名地下黨去刑場。地下黨員坐在一輛車上，人人神色堅定，仿佛不是去赴死，而是在回家的路上。伍仲文與蔡博真坐在一起，她跟蔡博真開玩笑，提醒蔡博真從來沒有喊過她一聲姐。蔡博真會過意來，當場宣布自己跟伍仲文結婚了，在場的人，無論是國民黨還是地下黨，都是見證者。其余的地下黨員見蔡博真倆人看淡生死，無不受到了感染，情不自禁唱起了革命歌曲。車上的反動派聽得真切，情急之下大聲喝斥，但依然無法讓齊唱革命歌曲的地下黨閉嘴。軍車開到刑場上，蔡博真和伍仲文一行人走到行刑地點，一行人為了革命事業，付出了寶貴的生命。時間回到1929年，開學季到來，許多新生到莫斯科大學報到。伍仲文進入大廳，為一個初來乍到的新生指路，隨后走到報名處，查詢來報到的新生。報名處擺著一張桌子，桌下放著一個行李箱。伍仲文無意間瞧見了放在桌下的行李箱，眼里流露出一絲驚訝，蹲下身查看行李箱。漸漸地，伍仲文認出了行李箱的主人是蔡博真，于是激動萬分站起身，大聲呼喊蔡博真的名字。蔡博真出現在群中，面帶笑容看向伍仲文。倆人的目光交織在了一起，蔡博真跑到伍仲文面前，送上熱情的擁抱。一切盡在不言中，倆人緊緊摟住彼此，笑得合不攏嘴。一對有情人回國后，走上了反國民黨的道路。同生死，共患難，最終雙雙被國民黨逮捕，一起死在了國民黨的槍口下。