故事發(fā)生在1931年1月16日的上海，共產(chǎn)黨滬中區(qū)委書記蔡博真(侯明昊 飾)來到一家書店，很快找到那本書，從書里翻出一張紙條，上面寫著“明天(張屹楊 飾)下午一點(diǎn)半在中山旅社開會(huì)”，他看完就馬上燒毀。閘北團(tuán)委書記伍仲文(張雪迎 飾)帶領(lǐng)學(xué)生們走上街頭發(fā)傳單，高喊口號(hào)“打倒國(guó)民黨反動(dòng)派，打倒蔣介石(張壘 飾)”，警察隨后趕來抓人，伍仲文趕忙撤退，他一口氣跑到小巷子里，警察緊隨其后追來，多虧蔡博真及時(shí)出現(xiàn)把她拉到一邊，躲過了警察的追蹤，蔡博真把上級(jí)的通知告訴她。

國(guó)民黨中央黨部黨務(wù)調(diào)查科駐上?？崎L(zhǎng)史明升接到密報(bào)，把共產(chǎn)黨開會(huì)的地點(diǎn)一一告訴他。伍仲文和蔡博真準(zhǔn)時(shí)來到中山旅社，史明升在對(duì)面樓頂蹲守，看到參會(huì)的人都到齊了，就下令警察去抓捕。大廳放哨的共產(chǎn)黨員發(fā)現(xiàn)警察，立刻大聲報(bào)信，伍仲文和蔡博真來不及逃走，就留下來把文件全部燒毀，史明升帶人趕到，把他們倆抓起來。史明升對(duì)蔡博真和伍仲文嚴(yán)刑拷打，他們視死如歸，始終一言不發(fā)。

1926年，組織上選派伍仲文去蘇聯(lián)學(xué)習(xí)，臨行前，蔡博真把自己親手雕刻的一對(duì)木頭人送給伍仲文，伍仲文擔(dān)心再也見不到蔡博真，蔡博真堅(jiān)信他們遲早會(huì)相見。史明升苦苦規(guī)勸蔡博真登報(bào)聲明脫離共產(chǎn)黨，交代在上海的共產(chǎn)黨組織機(jī)構(gòu)以及人員名單，承諾把他放出去，給他優(yōu)厚的待遇，蔡博真大罵他是劊子手。

史明升勸伍仲文加入國(guó)民黨，還拿出那對(duì)木雕威脅伍仲文，要讓她和蔡博真永別。伍仲文早就看透了國(guó)民黨反動(dòng)派的真面目，1927年她在蘇聯(lián)中山大學(xué)的時(shí)候，看到蔣介石的累累罪行，號(hào)召在蘇留學(xué)的同學(xué)們一起抗議示威。1928年，蔡博真來莫斯科中山大學(xué)報(bào)到，伍仲文一眼就認(rèn)出蔡博真的行李箱，她激動(dòng)萬分，四處尋找蔡博真，都沒有看到他人影，伍仲文大聲喊他的名字，蔡博真聞?dòng)嵹s來和伍仲文見面，兩個(gè)人深情相擁。

史明升帶著租界巡警押送被捕的共產(chǎn)黨員到龍華淞滬警備司令部均發(fā)出看守所，伍仲文和蔡博真也在囚車上，他們望著窗外的美景，不由地回憶起他們倆第一次見面的場(chǎng)景，兩個(gè)人互訴衷腸，蔡博真當(dāng)眾向伍仲文求婚，伍仲文欣然答應(yīng)，同車的共產(chǎn)黨員為他們倆開心，要為他們辦一場(chǎng)婚禮，就在這輛囚車上。

大家一起高唱“國(guó)際歌”，祝賀蔡博真和伍仲文喜結(jié)連理，警察不許他們唱歌，對(duì)他們?nèi)蚰_踢，他們根本不聽，蔡博真和伍仲文緊握雙手，始終不肯分開。之后不久，蔡博真和伍仲文被殺害。