1940年,作为反法西斯战争最重要战场之一的中国战场,进入到中日双方对峙阶段。为加快对中国的侵略,日军正秘密谋划一场耸人听闻的细菌战,为此日军决议加快细菌武器的研讨。只身从南京大屠杀逃生的医生金深水,流落到日军设立的“保甲模范区”桃花镇。金深水有意中救了生化专家白大怡,不料却是一系列波谲云诡事情的末尾。桃花镇歌舞升平的面纱被逐渐掀开,仁至义尽的细菌人体实验、恐惧致命的人脑控制药物实验等逐一浮出水面。在党组织的指点下,金深水巧妙地周旋于狡诈如狐的冤家中,几度赴汤蹈火。最终,在对日军异常有着国仇家恨的女医生林婴婴以生命为代价的掩护下,金深水结合新四军、游击队,彻底消灭了桃花镇的日军,同时揭露了日军运用人体中止细菌实验的种种罪行。金深水更从一个普通爱国青年生长为一个优秀共产党员。