1931年“九一八”事变后,日本侵略者控制东三省并加以侵略华北大地,而《潘多拉的秘密》则以此为背景,讲述几位身份截然不同的情报人员,在“潘多拉”计划的引诱下,共同奋战的传奇故事。1934年底,三位东北空军将士被日军俘虏,但最终被解救回到天津。国民党方面怀疑其中一位已经叛变,于是派琉璃子监视空军少校上官羽破。在调查过程中,琉璃子逐渐爱上了上官羽破,但他与女朋友墨纯的感情使两人陷入纠结。上官羽破也接触到了共产主义的主张,内心产生了信念。最终,姜城叛变,彭越牺牲,而上官羽破和琉璃子也面临着艰难的抉择。