重庆解放前夕的1948年，自知良日不多的国民党开始对共产党人与进步人士进行疯狂的屠杀。江姐（于蓝）在丈夫被杀后，收拾心情来到华蓥山区参加农村武装革命，由于叛徒甫志高的出卖，她和重庆地下党组织领导人许云峰（赵丹）被捕并被囚禁在渣滓洞集中营。国民党先后对许云峰和江姐威逼利诱、严刑拷打，妄图从他们口中得到有关地下党的线索，告失败。而在肉体被折磨时，许云峰和江姐精神上反是越挫越勇，他们带领狱友小萝卜头（方舒）等同国民党展开了一次又一次的斗争。 　　1949年4月，解放军横渡长江，重庆解放在即，许云峰、江姐等人通过在集中营装疯卖傻10余年的华蓥山区党委书记华子良与外面的党组织取得了联系，开始策划越狱行动。

微生物研究所所长洪磊光与细菌学家黄蔚文既是亲戚，又是年轻时就非常要好的朋友。为减少“302”病菌对人体的危害，两人联手研制抗“302”病菌的新药。但在研制过程中，两个人却发生了许多分歧，一个创新，一个守旧。洪磊光在工作中愿意更多地调动青年人的积极性，并愿意在方式方法上有所突破，而黄蔚文的思想则比较保守，不肯让助手放手去做。在寻找合适菌种的过程中，黄蔚文将洪奎光采用新方法的举动，看作是对自己的不信任。为保证工作，洪磊光主动与黄和好。洪在一次会议上对保守思想进行了批评，黄认为这是在批评他，便拂袖而去，并提出了辞职的要求。洪磊光身心疲惫，晕倒在实验室，并被“302”病菌所感染。黄蔚文得知此事后，又回到实验室，与洪的妻子一起采用洪的新方法，在青年助手的配合下继续试验，终于获得成功，及时挽救了洪磊光的生命。洪磊光和黄蔚文的友情更加深厚。

1941年1月，震惊中外的“皖南事变”爆发后，一千多名被俘的新四军将士和爱国志士被关押在上饶集中营。敌人用诱骗、酷刑都未能迫使他们悔过自新。十六岁的女战士施玢惨遭敌人轮奸致残，但始终不向敌人低头；革命者李华为了掩护难友拒绝招供，被关人布满铁刺儿的站笼，后又被活埋；敌人又制造了一个新四军组织部长赵宏“自首”的宣言，来分化瓦解革命者，使他们之中一些不明真相的人受骗。但赵宏对党赤胆忠心，毫不动摇，敌人的阴谋又失败了。转年5月，日寇进逼金华时，“犯人们”在转移的途中，在地下党组织的领导下举行赤石暴动，并获得成功。