1940年，作为反法西斯战争最重要战场之一的中国战场，进入到中日双方相持阶段。为加快对中国的侵略，日军正秘密策划一场骇人听闻的细菌战，为此日军决定加快细菌武器的研究。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。金深水无意中救了生化专家白大怡，不料却是一系列波谲云诡事件的开端。桃花镇歌舞升平的面纱被逐渐掀开，惨无人道的细菌人体实验、恐怖致命的人脑控制药物实验等一一浮出水面。在党组织的指导下，金深水巧妙地周旋于狡猾如狐的敌人中，几度出生入死。最终，在对日军同样有着国仇家恨的女医生林婴婴以生命为代价的掩护下，金深水联合新四军、游击队，彻底消灭了桃花镇的日军，同时揭露了日军利用人体进行细菌实验的种种罪行。金深水更从一个普通爱国青年成长为一个优秀共产党员张涵予演过的电视剧