县城一役让李向阳率领的武工队名声大震，日本鬼子顿时成了没头苍蝇。善于逢迎媚上的渡边被日军司令冈村提拔为联队大佐。渡边对李向阳的神出鬼没颇为胆寒，抱着不求有功但求无过的心思龟缩在县城，一时武工队和日本人倒也相安无事。渡边整天忙着讨好冈村派下来的谍报专家贞子，小日子过得不亦乐乎，直到一心为兄报仇的松井横二的到来，终于打破了这短暂的平静。

上世纪50年代，由于国内外形势的发展变化，中国自主的核工业计划正在如火如荼地进行当中。在这样的背景下，一列来往于首都北京与西北核基地之间的神秘火车承担起了运送核专家前往核基地的一系列秘密任务。

袁牧野偶遇搭车的导游沙小修，夜里因汽车抛锚使得两人困在山里。沙小修与袁牧野发生了一夜情。沙小修被查出患乳腺癌，善良的袁牧野意外得知消息后，给了沙小修不曾体验过的关爱与体贴，令她极为感动，突发奇想，希望能为袁牧野夫妇捐献卵子，解决俩人不能生育的问题。袁牧野得知后坚决拒绝，但沙小修固执坚持，并以此要挟不做手术，心地善良的袁牧野为了让她尽快手术被迫瞒着妻子林禾答应

正值中年的刘立成（张嘉译 饰）是某大学社会学教授，在外他是学识渊博，谈吐潇洒的婚姻问题专家，人们都将他的讲座光盘奉为圭臬，然而回到家中的刘立成却有着难以道尽的苦衷。刘的妻子孙晓丹（朱媛媛 饰）美丽干练，独当一面，但是洁癖的毛病可真真害苦了劳工刘立成。加上从结婚起就和公婆住在一起，心高气傲的晓丹自然有着诸多愤懑与不平，于是乎她和丈夫的争吵不断，矛盾也逐渐升级，最终闹到了离婚的地步。

李向阳率领他的武工队小分队联系到了内线老勤爷，老勤爷把县大队的老康介绍给了李向阳。老康告诉李向阳他们没有彻底摸清日军松井炸药库的地点，但是有个没有露面的特派员摸清了日军松井炸药库的详细地图，并把地图交给了自己。李向阳带领自己的兄弟们按照地图的指示去炸松井的炸药库，但是却遭到日军的伏击，兄弟们全部被俘，老康也被日军俘虏。松井对被俘的武工队员严刑逼供，未果，于是尽数杀死。死里逃生的李向阳到树林去看那个交给他们炸药库底质的神秘人，却看到一个黑衣人遭到一群便衣的袭击，李向阳开枪救了那个黑衣人。松井把杀死的武工队员的人头悬挂在城门上，李向阳去城门口观看时被一个少年偷了枪……